针对传统声发射源定位中,声发射信号到达传感器的时间受设定门槛电压影响很大,导致声发射源定位效果较差,提出了一种声发射源定位新方法.根据模态声发射理论,携带声发射源信息的声发射信号在结构中传播过程中,具有频散现象和多模态特性.因此,声发射源定位应基于同一频率下、同一模态导波到达各个传感器的时间和传播速度.通过对声发射信号进行Gabor小波变换的方法,在时频空间内确定某一频率下某一模态导波到达传感器的时间;并通过数值计算得到该频率处模态导波的群速度,从而实现声发射源的准确定位.通过薄板中声发射线源定位试验,证明了该定位算法的有效性.

在自行研制的共焦Ｆａｂｒｙ－Ｐｅｒｏｔ干涉仪超声波接收系统的基础上，详细地分析了该系统的聚光本领；给出了干涉仪聚光本领、物空间聚光本领及其二者的匹配条件；并给出在前述匹配条件下获得的实验结果。

材料早期力学性能退化总是伴随着某种形式的材料非线性力学行为,从而引起超声波传播的非线性,即高频谐波的产生。查超声非线性系数非常小,易被测量系统的非线性干扰淹没。通过实验仪器的选择和夹具的设计,改进了一套非线性超声测试实验系统。在相同条件下测得同一试件在不同输入电压下的二次谐波幅值和基波幅值平方近似线性关系,表明实验系统是可靠的。利用该系统进行了一组LY12铝合金拉伸试件非线性超声检测实验。在塑性阶段,随着拉伸应力的增大超声非线性系数显著增加。实验结果表明,超声非线性系数可以表征金属材料的力学性能退化程度。

本文针对小试件材料力学性能测试的特殊需求，利用PVDF压电薄膜设计制作了无透镜柱面线聚焦超声探头。文中介绍了探头材料的选择和结构参数的确定，对探头性能进行了数值模拟。该探头具有孔径角大、频带宽、中心频率高等特点。采用线聚焦PVDF探头的弹性常数超声测量系统对多种小试件材料进行了弹性常数测量，测量结果表明，本系统具有波形清晰，信噪比大，分辨率高，测量误差小，结果准确等特点，能够满足工程实验和科学研究的需要。由于线聚焦探头可以发射与聚焦线垂直的表面波，因此，基于线聚焦PVDF探头的小试件材料弹性常数超声精密测量系统，不仅适用于各向同性材料，而且适用于各向异性材料。

研究了充水管道中扭转模态的传播特性.通过理论分析可知最低阶扭转模态T(0,1)适合用于充水管道中的缺陷检测.在实验中利用研制的传感器在充水管道中激励出T(0,1)模态,并利用频率50kHz的该模态对4m长充水管道中两种不同类型的缺陷进行了检测.结果表明,利用T(0,1)模态的超声导波可以用于充水管道的缺陷检测.

利用超声导波技术在弯管中进行了缺陷检测的实验研究.利用周向均布的长度伸缩型压电陶瓷片激励特定频率的纵向模态L(0,2),对90°弯管中的人工周向缺陷和结构缺陷等进行了检测,分析了周向缺陷尺寸的变化对缺陷回波和端面回波幅值大小的影响.对弯管中同时存在多个缺陷的情况进行了研究.实验结果表明,超声导波检测技术可以用于弯管中不同部位和不同类型的缺陷检测,这为利用超声导波对更加复杂的管道系统中缺陷检测作了有益探索.

针对超声导波的多模态和频散特性会导致信号波包在结构中传播发生展宽的现象，研究了400kHz时的管道导波时域信号。指出了用时频分析方法可以直观地描述导波信号在传播过程中的能量分布，准确反映主要模态信息和各模态群速度变化趋势，建立与导波频散曲线间的对应关系，并且利用时频重排的方法可以进一步提高分析结果的可读性。

推导出自由单层板频散方程的矩阵表达形式.通过Matlab编程,采用极小值法对该方程进行数值求解,该方法求解简单方便.并通过斜率法从频率-相速度点中确定了所有模态,从而求解出相应的群速度频散曲线.

在超声导波管道检测中,不同的管道结构特征在信号上有不同的表现。为了实现管道超声导波检测数据分析的智能特征识别,采用相关系数的方法比较待识别信号与标准样本信号相似程度,从而实现对管道特征信号的智能分类。试验结果表明,基于相关的超声导波检测信号识别方法具有较高的识别精度,能够提高检测的效率和准确度。

将基于磁致伸缩效应的MsSR3030系统用于管道中的缺陷检测。超声导波在管道中传播速度受管道材质、防腐漆层等因素影响将发生变化，降低MsS-3064型磁致伸缩传感器的方向控制水平，导致管道检测信号中包含异向检测信号。为消除异向检测信号，提出一种权值差除的方法，对正反向检测信号做Hilbert变换，再利用小波函数分解重构得出信号包络线，赋予正反信号包络线一定权值后做减法，可以有效消除不需要的异向信号，提高检测信号的可识别性。