日常生活中,航空航天飞行器、大型海上平台、高层建筑以及大跨度桥梁等这些承重结构在服役期间遭受地震、洪水等一些不同的自然灾害或人为灾害以及长期使用时(一般来说大型土木结构的使用期限长达几十年甚至数百年),会引起材料的强度和刚度等力学参数发生改变。这些力学参数的改变会使结构产生裂缝、腐蚀和变形等损伤,而没有检测出的损伤则会引起结构的破坏,使结构体系发生故障甚至造成严重的后果。在产生变形、损伤等过程中,材料或结构会产生超声信号,所以如何及时地探测这种超声信号在结构健康监测中就变得十分重要。为了在一定程度上消除隐患或者避免灾难性事故的发生,建立一种用于探测结构损伤的健康监测系统是十分有必要的。作为一种新型的光学传感器件,光纤光栅具有质量轻、体积小、灵敏度高、不受电磁干扰、本质防爆、动态范围宽、耐腐蚀以及易于埋入材料中构成智能材料与结构等一系列优点,使其成为国内外各个科学领域研究的热点,也使其能够广泛的应用于大型结构中的结构健康监测。基于以上问题,设计了一种基于光纤环形激光传感结构的超声探测系统,此系统可将由外部信号引起的光纤布拉格光栅(Fiber Bragg grating,FBG)反射光谱的偏移量转换为强度变化,从而使得系统具有快速、高精度及低成本等特点。研究内容分为以下几点:(1)分析了光纤光栅传感系统中的一种基于边缘滤波的强度解调原理,提出了结合光纤布拉格光栅和不可调谐光纤法布里-珀罗滤波器的光纤环形激光传感系统,用于超声动态应变信号的检测。(2)阐述了一种基于ASE宽带光源的非环形光纤光栅传感系统,结合了光纤法布里-珀罗滤波器作为解调元件来探究其对动态应变信号的响应特性,测量的动态应变频率达30 kHz。(3)建立了两种光纤环形激光器的光纤光栅传感系统—基于环外法布里-珀罗滤波器解调的光纤环形激光传感系统和基于环内法布里-珀罗滤波器解调的光纤环形激光传感系统。通过实验得到在这两种系统中可解调超声频率的动态应变信号高达500kHz,超高频率的动态应变信号达20 MHz。(4)研究了两种基于光纤环形激光传感系统的特性,并进行了模拟仿真,得到了最佳解调范围与解调灵敏度,验证了复用解调的可行性,对超声频率的动态应变信号和水中的超声信号进行了检测。(5)阐述了基于宽带光源的光纤传感系统和环形激光传感系统并对这两种类型系统的传感特性进行了对比。从对比的结果可以看出,光纤环形激光传感系统的传感性能要优于宽带光源光纤光栅传感系统,并且在信号的解调范围、复用性和稳定性方面都具有很大的优势。