相控阵声束的聚焦受换能器频率、孔径、阵元尺寸、焦距以及扫查角度等诸多参数的影响,且各参数之间具有复杂的相互关联和制约关系。本文基于相控阵超声声束形成及聚焦原理,采用60阵元线型阵列换能器,通过实验方式研究了声束聚焦对成像质量的影响。在焦距为5mm-80mm和换能器孔径为5mm-30mm的范围内,分别测定了两参数匹配方式不同时,DB-H1标准试块上3横通孔的A扫描回波幅度。通过分析二者的最佳匹配方式证明了参数优化的必要性,研究结果对相控阵超声检测的工程应用具有重要参考价值。

使用带有斜楔的60晶片线型阵列换能器,以扇扫成像方式,对孔径为8~30 mm范围内,焦距分别为30 mm、40 mm、60 mm、80 mm时相控阵系统的横向分辨力进行了实验测定。研究发现：焦距一定时,随线阵换能器孔径的增大,系统的横向分辨力提高;孔径一定时,随焦距增加,系统横向分辨力降低;焦距和换能器孔径对相控阵成像分辨力影响显著。实测结果与理论分析以及已有文献的数值模拟结果具有良好的一致性。研究结果对于相控阵超声检测的工程应用具有重要参考价值。

针对超声干涉法测量薄层厚度的原理，讨论了薄层及与其相邻介质声阻抗匹配分别满足界面声压反射系数｜R1｜〈1√2或｜R1｜〉1／√2时回波信号的选取原则，并以薄层声压反射系数谱为依据，分析了上述两种声阻抗匹配条件下谱线分别出现次生极大或极小值的规律，在此基础上提出了薄层厚度测量时谱线极值的选择方法。以航空雷达罩蒙皮GFRP（Glass Fiber Reinforced Plastic）层板外表面复合涂层以及钢基体表面ZrO2陶瓷涂层样品为例进行了薄层厚度测量实验研究及信号分析。研究表明，超声干涉法薄层厚度实验结果与SEM（Scanning Electron Microscope）测量结果相符。由此可知，薄层及与其相邻介质声阻抗匹配判据对于超声干涉法薄层厚度测量具有很强的理论指导意义及工程应用价值。

介绍了两种目前常用的材料薄层超声表征方法--纵波脉冲回波法和兰姆波法.阐述了这两种方法的基本原理,并结合具体实例分析了这两种方法的应用情况、优缺点和适用条件等.

以钢基体铜覆层为例,采用Gauss-Newton算法对Love波的频散方程及其位移表达式进行数值分析,借助Matlab软件绘制了相应的频散曲线以及波结构曲线。分析认为,除频散曲线外,波结构是Love波的另一个重要特征;在工程检测中,应根据理论频散曲线和波结构曲线共同确定可采用的模态和频率范围,并进一步通过实验确定具体的检测模态和频率。

利用超声无损表征原理对烧成温度分别为1230℃、1260℃及1290℃的铝质瓷坯料样品进行了测试分析，讨论其组织状态随温度的变化情况。研究表明，与1230℃和1290℃的样品相比，超声波在1260℃的样品中声衰减系数较小、主频偏移小。分析认为，在陶瓷材料的组织成分稳定的情况下，声衰减系数的变化主要受孔隙率的影响，并随着孔隙率的增大，声衰减增大。SEM观察结果与超声分析结果相符合，说明超声回波功率谱分析用于铝质瓷材料的表征与评价是可行的。

大型非球面的加工和检验,通常采用Offner补偿系统.对Offner补偿系统进行了详细地论述 .采用小口径三片式Offner补偿系统检测大口径非球面镜,系统具有调节、检测方便,加工精度高等优点,这种方法在实际加工中得到证实.采用Offner补偿系统加工的大口径非球面(φ630mm),取得了良好的实验效果.

建立了一个基于VC＋＋的超声信号处理与分析系统。该系统集信号采集、处理和特征参量的计算与提取，特征参量的统计与综合以及材料的表征和评价于一体，不但能够完成常规信号处理，而且能够对超声波信号进行全方位、多种类型的特征参量自动计算、提取与分析。用该系统对检测碳纤维增强复合材料（CFRP）孔隙率时的超声回波信号进行了处理和分析，提取了有效频带能量（ELFB）和主频对应的能量（EPF），并把它们与孔隙率之间的关系进行数值拟合，发现在拟合曲线上存在临界孔隙率的现象，为CFRP孔隙率检测提供了有效途径。