针对机械结构安全运行的需要,进行机械结构液体层厚度超声谐振测量方法研究。基于垂直入射纵波在三层介质中传播的连续模型,通过对不同厚度液体层超声反射系数分析,提出一种基于超声反射系数谐振频率的液体层厚度测量方法。在对超声谐振测量系统进行标定的基础上,进行机械结构液体层厚度超声谐振测量试验研究,同时研究了3层介质的声学特性对液体层超声反射系数及厚度测量的影响。结果表明,液体层反射系数的谐振频率能够表征其厚度。在对测量系统进行标定的基础上,测量误差基本保持在5%以内。液体层两侧介质材料的变化对液体层的测量基本没有影响,但液体层介质材料的变化将对测量系统产生影响,需要重新对测量系统进行标定。

针对当前板类结构应力检测方法的不足，提出一种基于非线性声弹性效应检测应力的方法．该方法利用声弹性运动方程和Rayleigh—Lamb频率方程，绘制了4mmQ235钢板中SO、AO与SH0模态的频散曲线与波结构图，并对不同激励频率下上述模态的群速度相对变化率进行了理论计算与有限元模拟仿真．结果表明：sO模态的声弹性效应较A0模态与SH0模态更敏感，且声弹性效应最敏感的激励频率为频散较弱的90～150kHz；声弹性效应与所激励模态的波结构有关，沿应力方向面内位移越大声弹性效应越显著．

厚壁管道是火电机组四大管道系统的核心部件，将超声导波技术应用于厚壁管道的无损检测显得十分重要。首先确定厚壁管道检测的激励方式，优化选取适合厚壁管道检测的0．5MHz探头和楔形块角度为60°的斜探头组合。通过改变斜探头与外壁轴向缺陷之间周向距离，在一定范围内仍可检测到缺陷回波，且接收到的周向回波幅值变化不大，表明周向导波具有对厚壁管道进行无损检测的潜力。将斜探头激励位置轴向平移20mm，使斜探头周向激．励恰好不能覆盖轴向缺陷，则缺陷不能检测，得出周向导波在厚壁管道周向传播时具有指向性。该研究结果为研究厚壁管道中周向导波传播特性研究，以及利用周向导波技术对厚壁管道进行无损检测奠定了一定的基础。

提出一种小尺寸材料弹性常数测量的新方法——利用线聚焦超声传感器和超声浸水技术同时测定纵波和漏表面波的波速，求得材料的弹性常数。基于PXI-8186嵌入式控制器构建了小尺寸材料弹性常数测控系统，利用LabVIEW软件平台开发了小尺寸材料弹性常数自动测量软件。实验结果表明，该方法可以实现小尺寸材料弹性常数的测量，测量结果具有很好的重复性。

在一定条件下，超声导波检测试验中的压电陶瓷片可以作为一种表面波天线生成电磁波。将表面波天线技术应用于结构的超声导波检测，并将表面波天线接收信号与压电陶瓷片接收信号进行对比，两者完全吻合，表明表面波天线可以有效接收到超声导波检测信号。同时，对表面波天线位置对接收信号的影响进行了试验研究，发现天线处于不同位置时，接收信号在时间轴上完全吻合，且当其与试件距离不变时，接收信号无明显变化，符合表面波的传播特性。

针对目前我国超声导波检测设备的落后现状，根据超声导波检测的机理，采用新型高速单片机、模数转换芯片、高频线性功率放大电路、环状阵列压电陶瓷传感器和基于LabVIEW的数据采集软件，开发了一种集成化的小型超声导波检测系统。该系统能够在管道中激励和接收超声导波，通过对激励波及反射回波的时空位置分析，判断出管道长度及存在的缺陷。

为了实现对板类结构的主动健康监测，采用附着在结构上的压电陶瓷晶片激励和接收导波模态，选取合适模态用于板中缺陷的识别和评估．理论分析结果表明，在低频范围内，相对于A0模态，以面内位移为主、频散小的S0模态更适合于铝板的缺陷检测．利用直径11mm，厚0．4mm的压电陶瓷晶片在1mm厚的铝板上激励和接收得到适合缺陷检测的频率300kHz的S0模态．在此基础上，在铝板中加工-孔状缺陷，分析了S0模态的缺陷榆测能力，并进一步研究了缺陷直径对接收到的导波信号幅度的影响．实验结果表明，利用-发-收法得到的Lamb波模态可以用于铝板中的缺陷检测，并且缺陷回波的幅度可实现对缺陷大小的表征．

对未充水和充水管道中纵向模态的传播特性进行了研究.在未充水和充水管道中分别激励160kHz和195kHz两个频率的L模态对管道进行了缺陷检测实验.结果表明,在未充水或充水管道中,L模态的频散特性和波结构不同,对缺陷检测的能力也不同,可通过对频散特性和波结构分析选取合适的模态检测管道中的缺陷.

声发射检测的目的是获得声发射源的有关信息(如声发射源的特征和位置等).管道泄漏声发射信号既携带结构的某些特征信息(泄漏孔大小和位置等),同时又有很大的随机性和不确定性,属于一种非平稳随机信号.在分析管道泄漏声发射信号特点基础上,着重对管道声发射泄漏检测技术及信号处理方法的最新研究进展进行了回顾.模态声发射能够解决常规声发射技术发展中的问题,是一种潜在的能够实现管道泄漏定量检测的方法.

本文针对小试件块体纳米材料力学性能测试的特殊需求，设计开发了一套小试件材料弹性常数超声精密测量系统。系统由线聚焦PVDF探头、四轴精密运动平台、NI PXI总线嵌入式控制器、超声脉冲产生／接收仪以及数字记忆示波器组成。系统基于声学显微镜技术，利用同时测定纵波和漏表面波波速来表征材料的弹性常数等，既适用于各向同性材料，又适用于各向异性材料。试验结果表明本测量系统工作良好，能够满足试验要求，为进一步评价小试件纳米材料制备工艺和表征纳米材料的力学性能奠定了基础。