王 容，吴 奇，熊 克，张含琦

（1.南京工业职业技术大学，南京 210023；2.南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室，南京 210016）

目前，碳纤维增强复合材料（Carbon fiber reinforced plastic，CFRP）广泛应用于航空航天领域，因此CFRP的早期损伤检测显得尤为重要。超声检测作为比较常用的一种无损检测技术，具有灵敏度高、检测范围广等优点，可用于CFRP 损伤的评估。其中，超声传感器的选择是非常重要的环节，特别是针对CFRP 的微小损伤，需要超声传感器具有较高的灵敏度。压电陶瓷（Lead zirconate titanate，PZT）是应用比较广泛的一种超声传感器。然而，PZT 传感器存在易受电磁干扰、不耐腐蚀、体积大、重量重等缺点，难以用于恶劣工作环境的航空航天领域中。因此，研究者提出利用抗电磁干扰的光纤布拉格光栅（Fiber Bragg grating，FBG）代替传统PZT 传感器[1]。光纤光栅传感器具有体积小、重量轻、适应恶劣环境等优点，可以检测材料中传播的超声波[2]。

然而，传统的FBG 传感器灵敏度较低，可检测带宽有限，不能有效检测CFRP 中传播的微弱超声信号。因此，为了提高光纤光栅的传感性能，引入相移光纤光栅（Phase-shifted fiber Bragg grating，PSFBG）以提高超声检测灵敏度和带宽[3]。例如，Wu等[4]提出了一种高灵敏度、大带宽的PSFBG 平衡传感系统，系统的带宽可达5MHz。Yu 等[5]利用PSFBG 传感系统成功检测了CFRP 中传播的声发射信号。Hudson 等[6]设计了一种基于PSFBG 的实时在线监测系统，结果表明该系统可以检测CFRP 中传播的超声信号。这些研究均表明，PSFBG 在CFRP 中具有良好的超声检测性能。

在传统的超声无损检测方法中，非线性超声检测因其对微损伤[7]的高敏感性引起了研究者的关注。……