超声波是无损检测的重要手段,也是水下通讯的重要途径。超声波的发射与接收一般应用压电陶瓷换能器（PZT）,但PZT由于自身共振特性,只能实现单点检测,检测范围受到很大限制。近年来,随着光纤传感器的迅猛发展,光纤布拉格光栅（FBG）以其抗电磁干扰、耐高温、抗腐蚀、体积小、质量轻、易于复用等优点,应用于各领域。在超声波传感方面,FBG有着更大的频率检测范围,基于这一特性,FBG超声传感器的研究具有较好的意义。本文根据FBG对超声波传感原理,搭建了一套光纤光栅超声传感系统,并对该系统在兆赫兹级高频超声场下的传感性能进行研究。研究内容包括幅值特性和频率响应,实验结果表明,该系统在1.25M、2.5M、3M三种不同频率超声场下,幅值特性与传统PZT传感器一致,但稳定性不够好;FBG超声传感系统频率检测范围广,能够覆盖三种频率换能器的总频域,在此频域范围内,FBG超声传感系统有着更为平稳的频率响应。对于频率检测范围广且频率响应稳定的特点,本文对FBG超声传感系统在共振法测厚度的实际应用进行探究。通过理论计算,对材料共振频谱特性进行了分析,建立“水-铝-水”的介质层模型,应用计算机仿真了在0-5MHz范围内,该模型对声波频率的透射系数与反射系数,并应用FBG超声传感系统,对3mm、5mm、10.2mm三种厚度铝板透射信号与反射信号进行检测与频谱分析。实验结果表明,FBG超声传感系统可以实现共振法测厚度,在超声信号的宽频检测中有一定的应用价值。