裂纹是机械结构中最常见、危害最大的一种损伤,对机械结构中的裂纹进行准确有效的定量检测是保证机械装备正常运转、避免重大安全事故发生的重要保障。非线性超声技术中的振动声调制技术（采用低频振动和高频超声两种激励源,简称为多源激励）,大大提高了对裂纹检测的灵敏度,解决了传统的超声方法检测裂纹时受超声波长限制、对微裂纹和闭口裂纹难以识别等不足。目前非线性超声技术的研究尚未成熟,多数研究局限于损伤的定性分析,定量检测研究还在起步阶段。利用裂纹调制的非线性特征研究机械裂纹的检测方法,对提升机械裂纹检测能力、评估机械结构工作性能有着非常重大的意义。布拉格光纤光栅（Fiber Bragg Grating,FBG）具有高灵敏性、强适应性、易于分布、抗电磁干扰等优势,在机械装备健康监测方面表现出强大的应用发展潜力。本文以铝质板材为对象,结合振动声调制技术和光纤光栅分布传感技术,提出多源激励-光纤光栅分布传感的机械裂纹定量检测方法,旨在确定裂纹的位置和范围。围绕FBG对多源激励的传感特性和裂纹对多源激励信号的调制机理两大基础问题展开研究,揭示FBG对应变的传感方向特性和裂纹调制产生的非线性现象,重点提出机械裂纹的定量检测算法,并进行实验验证。论文的主要工作如下:（1）通过研究不同应变作用下FBG的传感特性,揭示了FBG对静应变、低频动应变和Lamb波的应变均有明显的传感方向性,绘制了以上三种应变作用下FBG传感灵敏度与应变作用角度的关系曲线。对比了多源激励下FBG响应信号与单独振动、单独超声激励下叠加得到的FBG响应信号,明确了多激励源相对位置以及激励幅值对FBG响应信号的影响。（2）分析了Lamb波在裂纹调制下产生的模式转换现象,讨论了裂纹参数对Lamb波散射强度的影响。深入研究了裂纹调制产生的非线性现象（高次谐波、旁瓣信号）,重点探讨了激励参数（激励幅值、激励点相对位置）对旁瓣等非线性特征信号的影响,实验验证了多种类型裂纹均能对多源激励进行调制、产生旁瓣特征信号。（3）通过引入裂纹对多源激励调制产生的旁瓣信号作为特征信号,提出了一种基于旁瓣信号时延特性的裂纹定位检测算法,搭建了多源激励-FBG分布检测实验系统,实验确定了裂纹两个尖端的具体位置,从而确定了裂纹的长度范围。基于旁瓣信号时延特性的裂纹定位算法避免了结构边界反射的干扰以及Lamb波频散的影响,解决了小型板材的裂纹检测难题。（4）依据FBG对Lamb波中S0和A0模态的传感方向性,提出了一种基于FBG传感响应角度特性的裂纹定量检测算法,突破了传统定位算法必须需要依赖超声波传播速度的局限。设计了在一个测点上粘贴两个不同方向FBG的组合FBG结构,搭建了基于FBG传感角度方向特性的裂纹检测实验系统,提出了被测金属板上FBG测点的布局形式和激励形式,有效解决了基于FBG传感响应角度特性的裂纹检测算法的局限。实验确定了裂纹的大致位置和范围。