为了快速准确地测量薄壁结构的局部弹性模量，提出了Lamb波双模共振法，采用脉冲激光作用薄板表面诱导产生Lamb波，结合频谱中的零群速度（ZGV）共振和厚度共振计算薄板的局部泊松比和局部体波波速，进而结合所测密度求得局部弹性模量。为了验证双模共振法的准确性，实验采用高频纵波探头和纳米压痕仪测量了相关参数。结果表明：Lamb波双模共振法利用S₁模态ZGV共振结合其他模态厚度共振或ZGV共振，能够快速准确地计算出薄板的局部泊松比和局部体波波速，这对于实现薄壁结构件弹性模量的在线监测具有重要意义。

针对静止状态下飞机蒙皮表面残冰检测问题，提出一种超声导波检测技术，通过提取时域和频域的特征参数变化，实现板状结构表面的透明冰、混合冰、霜冰3种类型区分和积冰厚度判断。首先通过ABAQUS仿真软件采集超声Lamb波S0模态信号，在时域内观察随厚度和类型变化引起的S0模态幅值衰减程度，同时在频域内引入积冰系数，最终实现了关于厚度和类型的非线性映射。其次，对使用Lamb波分辨3种不同类型积冰的厚度进行了实验验证，对比仿真结果表明该方法存在一定可行性。最后，总结了判断积冰种类和厚度的方法。

兰姆(Lamb)波结构损伤监测是结构健康监测领域的研究热点。针对现有研究和应用中, 基于基准响应的损伤监测方法受环境工况等条件的差异性影响问题, 在分析Lamb波传播基本过程和损伤作用机理基础上, 研究了基于对称响应分析的无基准Lamb波损伤监测方法。该方法通过对称布置压电阵列, 实现对称响应信号的获取, 进一步借助于皮尔逊相关系数法对对称响应中的有效波包进行对比分析, 发现和定位损伤散射信号波包, 进而实现损伤监测。在铝板结构上的实验验证表明, 该方法可以直接根据当前获得的响应信号, 实现对损伤发生情况和位置的判定, 无需基准信号对比, 这对于实际工程应用具有一定的意义。

超声兰姆(Lamb)波无损检测技术是薄板结构应用很广的技术。针对由基准差信号提取损伤散射信号技术在应用中存在实用性差的问题, 该文提出了一种采用Lamb波时间反转聚焦原理结合椭圆法定位的方法。该方法首先根据ABAQUS仿真分析得到实验的可行性, 通过采集Lmab波反转聚焦信号得到时间延时, 计算出损伤与传感器的距离, 再通过几何定位得到损伤位置。结果表明, 该方法不仅能快速得到所需采集的信号, 也能准确地实现损伤定位, 达到提高薄板损伤检测能力的目的。

开发了一种可同时对阵列内多点的超声波运动进行光学检测的多重双波混频干涉仪（MTWM）系统。该MTWM系统使用相位光栅形成射向样品的检测激光束检测阵列。该检测阵列可按需以多种方式射向被检物品。收集检测激光阵列的散射光并将其与单束参考光在光折变晶体中进行混合，实现多重双波混频。光折变晶体的每一路输出光束都落于光探测器阵列的其中一个光探测器上。该MTWM的优势在于能够同时对被检物品的多个点进行光学检测，且具有高空间分辨率和亚纳米级位移灵敏度。该MTWM系统可应用于裂缝成像检测和定量、材料特性分析以及其他无损检测应用。介绍了如何应用MTWM系统快速获取Lamb波频散曲线。该系统可获得不同光源与接收器距离下的频散时间-位置域Lamb波信号。基于Alleyne和Cawley算法，将这些时间-位置域信号通过二维傅里叶变换技术转换至频率-波数域。该应用显示MTWM系统能够快速确定Lamb波的频散特性。

材料早期性能退化阶段的损伤形式以微裂纹为主，微裂纹与超声的非线性作用能够表征材料的损伤情况。根据经典微裂纹非线性弹簧模型，从理论上分析裂纹参数对非线性系数的影响，建立不同裂纹参数的铝合金板三维模型，使用高频Lamb波进行数值仿真，研究长度、宽度和角度与非线性系数的关系，结果表明非线性系数随裂纹长度增加而增加，随裂纹宽度变宽而减小。在Lamb波传播方向与垂直方向布置三个接收探头，三个接收探头的非线性系数随角度增加而变化，因此通过三点的非线性系数值可以判断裂纹的角度。这一研究工作对后续使用高频Lamb波定量检测微裂纹角度具有重要意义。

基于压电传感器的板类结构兰姆(Lamb)波损伤检测, 提出了一种利用单一模态Lamb波的无基准损伤检测方法, 并在铝板上进行损伤检测实验。根据压电传感器的理论模型, 实验中选取单一模态Lamb波检测频率, 并从含损伤板的检测信号中准确识别出损伤反射回波信号, 根据损伤反射回波传播时间及对应的理论群速度, 计算了损伤与传感器的距离。针对理论群速度和实际群速度差异对距离计算造成的误差, 提出了一种改进的计算方法, 将误差降低到3%以下。结果表明, 利用单一模态Lamb波可识别结构中的损伤散射信号, 并可有效计算损伤与传感器的距离。

为满足大规模胃癌早期筛查对胃蛋白酶原I(PGI)检测高灵敏度、高效率、操作简单、样品量少的需求, 本文构建了一种PGI抗体功能化薄膜型Lamb波生物传感器。对传感器检测腔薄膜进行PGI抗体自组装修饰, 传感器检测腔表面修饰的PGI抗体将样品中PGI抗原特异性的捕获并固定在检测腔薄膜表面, Lamb波传感器薄膜表面质量增加导致其A0模式中心频率发生移动, 且频率移动量与检测腔表面吸附物质质量增加量正相关, 实现对样本中PGI抗原浓度的检测。实验结果表明: PGI抗体功能化薄膜Lamb波生物传感器对PGI抗原实测灵敏度约为102.114 Hz/ng/mL, 理论最低检测限(LOD)为0.176 ng/mL, 单个样本检测时间为40 min, 与现有基于光学检测法PGI检测技术相比, 具有检测系统简单、操作简单、不需要专业人员操作等显著优势, 且比多数光学检测法LOD更低, 比电化学法PGI检测技术LOD低两个数量级。结果表明, 本文提出的PGI抗体免疫功能化薄膜型Lamb波生物传感器对PGI检测且具有检测下限低、灵敏度高、检测效率高、操作简单、无需样品预处理等特点, 满足大规模早期胃癌筛查的基本需求。

针对Lamb波压电声波传感器高品质因数（Q值）、低检测极限（LOD）和易集成的性能要求，本文基于SOI（Silicon-on-insulator）硅片，通过底层硅（Handling layer）干法刻蚀和中间层（Boxing layer）自截止的方法实现2 μm超薄均一的硅衬底结构，然后沉积2 μm厚具备高C轴择优取向的氮化铝（AlN）压电薄膜。传感器薄膜区域外设置双端增强反射栅结构用于提高Q值，从而有效降低器件的检测极限，并通过微量水分测试验证性能。该谐振器零阶反对称模式（A0）和零阶对称模式（S0）的谐振状态的实测结果和COMSOL二维模型仿真结果一致，所制作的Lamb波谐振器A0模式的主峰Q值为703，S0模式的主峰Q值为403。微量水分测试S0模式的检测极限优于A0模式，最低检测极限值为0.06%RH。结果表明，氮化铝超薄硅衬底Lamb波压电谐振器能够实现微量水分等高精度检测。

针对液体流速测量领域中微型流量传感器高品质因数、高灵敏度的性能要求。本文设计一种双端增强型薄膜谐振结构实现Lamb波传感器的高品质因数, 利用传感器反对称模式(A01模式)在薄膜-液体界面处的消逝波实现液体流速矢量测量。所制作的双端增强型薄膜谐振Lamb传感器A01模式的主峰品质因数为703, A01模式的频率移动量与液体流速大小存在线性关系, 频率移动方向与液体流动方向存在对应关系。流速实测灵敏度约为270 Hz/mm/s, 传感器稳定性噪声小于02 Hz, 流速最低检测极限值(LOD)为2.2 μm/s, 流量最低检测极限值(LOD)为18.3 nL/min。结果表明, 双端增强型薄膜谐振Lamb波传感器可以实现液体流速高灵敏度矢量测量。