环形光纤超声发射阵列

带宽展宽四成

通过调节光纤弯曲曲率实现光耦合比可调和单元模块化串联，在单根光纤上构建可重构的超声发射阵列，兼顾宽带激励与简化制作工艺。

Shengnan, Zhou · Hongxin, Zhang · 董永康 · Shuji, Mo · 姚勇 · 田佳峻

Measurement: Journal of the International Measurement Confederation 2026

参数信息

3-dB带宽（双单元阵列）

12.0300 MHz

带宽脉宽比（双单元阵列）

5.8455

叠加效率（三单元阵列）

73.2539 %

信噪比增益（四单元阵列）

8.2700 dB

声速（铝板）

6309.1483 m/s

技术优势

带宽展宽四成

双单元阵列将3-dB带宽从9.4375 MHz展宽至12.0300 MHz，使超声脉冲更短、频带更宽。

分辨率同时提升

双单元阵列的带宽脉宽比从3.0882提高到5.8455，意味着时域和频域分辨率同时改善。

信噪比明显增强

四单元阵列的估计信噪比增益达8.2700 dB，微弱缺陷回波更容易被分辨出来。

制作工艺更简单

相比现有光纤发射器结构，该方案不需要复杂的加工步骤，使用标准光纤、法兰和跳线即可组装。

应用场景

• 超声无损检测：用宽带阵列激励更短脉冲，检测更小缺陷。
• 结构健康监测：单根光纤串联多发射点，覆盖更广监测区域。
• 碳纤维复合材料检测：在薄CFRP板上验证了三单元阵列叠加效率。