刘国涛，陈皓，徐峥，钱梦騄，刘盛春，程茜



用于非线性兰姆波检测的高灵敏度宽带光纤光栅传感器

刘国涛1，陈皓1，徐峥1，钱梦騄1，刘盛春2，程茜1

(1．同济大学声学研究所，上海200092；2．黑龙江大学物理科学与技术学院，黑龙江哈尔滨150080)

光纤传感器因其灵敏度高，已逐渐应用于超声检测的研究中，但大多数光纤传感器的频带响应范围有限，约为几百kHz，很难检测到更高频率的信号。所提出的光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating，FBG)传感器的高频检测范围可以达到4 MHz左右，大大提高了其检测带宽范围。文中将传感器应用于304不锈钢板兰姆波的非线性检测，同时与传统超声换能器的检测结果做对比。实验结果表明，用脉冲波激励信号时，FBG传感器可以检测到钢板兰姆波的基频到五倍频信号，表明FBG在检测兰姆波非线性上是有很大潜力的。

光纤布拉格光栅；兰姆波；非线性

0 引言

光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating，FBG)作为目前最具发展前途的光纤无源器件之一，凭借其抗电磁干扰、耐腐蚀、熔接损耗小、灵敏度高、体积小、易于分布式测量，带宽宽等优越的特性，在光纤传感领域得到了广泛应用[1-3]。随着光纤传感技术的发展，FBG传感器越来越多地应用于声信号的检测[4,5]，甚至很多方面可以超越传统的PZT传感器。根据耦合模型理论，周期性的布拉格光栅的反射布拉格波长为

1 理论基础

当在板中传播的兰姆波的能量足够大，且发射的兰姆波满足相速度和群速度匹配条件时[4-8]，传播中的兰姆波就会发生非线性现象，二、三倍频等非线性谐波信号会明显增强。……