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.

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。

为指导使用管道周向Lamb波进行缺陷检测的工作，分析并对比研究了弹性平板Lamb波和管道周向Lamb波的频散和波结构特性。在管道周向Lamb波频散方程的推导中引入了修正的传播方向弧长计算以提高频散曲线的计算准确度，这种修正的合理性从两个方面得到证明。计算结果表明，代表管道周向弯曲程度的内、外径之比越大则周向Lamb波的频散和波结构特性越接近于平板，这就为以平板导波研究内、外径之比较大的管道的周向导波的近似处理提供了理论依据。

为指导基于超声导波的管道无损检测，计算并分析水平切变（shear horizontal，SH）导波在具有自由内表面、外表面的弹性各向同性管道周向波导中传播的频散和波结构特性，将这些特性与平板SH导波的对应特性进行对比分析。在周向SH导波的频散特性推导中引入了传播方向弧长的修正算法。研究结果表明，表征管道周向弯曲程度的内半径、外半径之比越大，则管道周向SH导波的频散和波结构特性越接近于平板SH导波的情况，并且较低频率下的平板SH导波的SH0模式和管道周向SH导波的CSH0模式较适合缺陷的检测。

为了提高大型薄板超声检测的速度,研究了超声导波及其在大型薄铝板缺陷检测中的应用。推导了超声导波在大型薄铝板中传播的理论模型,分析了导波的波结构,设计并实践了导波检测薄铝板缺陷的方法。试验结果表明,若选取S0导波模式对1 mm薄铝板进行线扫描检测,在有缺陷的地方会出现明显的回波信号。根据缺陷回波与板端回波的传播时间差,可计算出缺陷的位置。缺陷越大,缺陷回波信号幅值越大。选择对缺陷灵敏度高的导波模式,导波法线扫描检测方式可以有效缩短检测时间,提高检测效率。