超声波检测技术广泛地应用于材料与设备的无损检测中．而表征材料与设备性能和缺陷信息的超声回波信号由于与传输介质、缺陷相互作用，再加上各信道中不同种类的噪声介入，变得非常复杂．充分理解和认识超声信号中的非线性行为，对材料和缺陷检测与评估有重要意义．本文以海底管道检测为背景，以缺陷的脉冲超声回波信号为研究对象，通过替代数据法和统计特征量方法，从时域的角度检验了超声信号中的非线性行为特性．通过大量的试验数据分析表明，超声信号中存在明显的非线性行为，而且这种非线性不是由测量过程中测量函数引起，而是由系统本身产生的，即由超声波与目标体相互作用而产生．论文还就超声信号中蕴涵的非线性特征的应用和前景进行了分析和展望．为更深入地认识和利用这些超声信号提供了一种手段．

电声检测模型（EAM模型）是为研究超声无损检测系统建立的一种系统模型。该模型组合了超声检测系统各个环节的子模型，包括：超声波激励脉冲发射，检测信号接收，连接电缆，超声换能器，以及在被检测材料中的传播过程。利用该方法对海底管道内爬行器的超声部分的设计进行计算机仿真，可以对爬行器设计方案进行前期验证，优化设计。这种方法既能缩短设计周期，又节省大量费用，可以说EAM模型为分析超声检测系统提供了一种全新而有力的工具。

针对海底石油管道超声检测信号的噪声消除问题,本文研究了基于小波分析的噪声消除方法.文中首先介绍了基于小波分析的噪声消除方法的基本原理,然后运用小波方法对实测超声信号进行了具体的处理.在信号处理中考虑了小波基以及小波分解层数对噪声消除效果的影响.信号处理结果表明:合理选择小波基和小波分解的层数,能有效去除超声信号中的噪声.

在对线聚焦超声传感器声场进行数值模拟和实际测试的基础上，设计了用于海底管道缺陷自动检测的线聚焦超声传感器阵列。用该阵列对样管中的缺陷进行了实际检测。测试结果表明，该阵列对管道中的轴向裂纹有很好的榆出率。通过对测试信号进行分析，发现信号经二级自适应滤波去噪后，可得到更好的检出效果。

现有非介入式超声管道测压方法的不足主要表现在对测量不同管材、管径的管道压力适应能力差;低压测量误差大;温度、流速波动对测量准确度影响大.论文提出了利用扩大直接测量时间法、间接测量时间法(相位测量法)、共振法、衰减法以改善现有方法的不足.同时建立了涉及温度和流速的压力测量数学模型.为超声非介入式管道压力测量方法改进提供理论借鉴.

海底管道缺陷的检测是由管道内智能猪完成的，智能猪上的超声探头阵列以恒定的速度一次性爬过管道，采集并记录缺陷数据供离线分析。所以探头的种类和性能直接影响对缺陷的检出率。论文针对智能猪用柱形曲面声透镜水浸式线聚焦探头，建立了其声场模型，并对其轴线声场和焦距进行了数值模拟。最后，实测了其轴线声场分布。

研究了小波变换在细尺度下检测信号奇异性的原理.通过对样管中标准缺陷的超声回波分析试验,证明6层db5小波变换可以有效地分离出湮没在噪声中的微弱缺陷信号,并可以有效地分离出信号的孤立奇异点,准确定位缺陷出现时刻.

为有效地激励超声换能器，在分析现有的超声发射电路的基础上，提出了一种利用电感储能产生高功率脉冲的发射电路。该电路以场效应管为开关元件，由电感储能形成高压尖脉冲。实验测得该电路产生的尖脉冲宽度小于1μs，幅度高达0.1kV，该电路结构简单，不需提供直流高压，只需5V单电源供电，安全性高，满足超声管外测压的应用。

研究阻尼孔在内啮合齿轮泵浮动侧板中的作用及对其结构进行优化设计。分析内啮合齿轮泵困油产生的原因及困油发生的位置。将耳形槽出油孔设为阻尼孔,通过对浮动侧板背压腔中进油孔和出油孔圆心位置的分析以及不同阻尼孔直径时耳形槽内压强的仿真,优化侧板的结构,不但使侧板工作的稳定性增强,而且降低齿轮啮合的困油和空穴程度,提高了内啮合齿轮泵的性能。

基于模糊控制与PID控制的优缺点，提出了将模糊PID双模控制应用于开炼机液压调距控制系统中，并对控制系统进行了Matlab仿真。仿真结果表明设计的电液伺服驱动的开炼机调距系统控制方法能满足系统要求。