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。

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。

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.

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。