提出了一种基于光纤超声传感技术的岩石含水率检测新方法。在实验中，以压电换能器（PZT）发出的1 MHz超声波作为声源，采用超声波透射法，通过刻写在细芯光纤中的一对光纤光栅检测岩石的超声波信息（包括时域以及频域的结果），并与相同条件下的PZT接收结果进行比较。随着岩石含水率的增加，光纤传感器表现出与PZT相似的响应趋势，且测得的含水率绝对偏差较小，充分证明了光纤探测岩石含水信息的可行性和优越性。

为了研究应力水平对混凝土超声波波速的影响, 本文设计并浇筑了素混凝土轴心抗拉试件、素混凝土轴心抗压试件、素混凝土立方体抗压试件、钢筋混凝土受弯构件, 并分别对素混凝土试件、钢筋混凝土构件进行不同应力水平下的超声波波速检测试验。结果表明: 拉、压应力水平对混凝土试件超声波波速影响较小, 可以忽略不计。低应力水平对钢筋混凝土构件超声波波速影响较小, 高应力水平导致混凝土构件出现裂缝时对超声波波速影响较大。混凝土构件拉应力-超声波波速关系曲线可分为无损伤期、损伤发展期、损伤稳定期、构件破坏期。当拉应力达到极限拉应力的15%~25%时, 构件从无损伤期进入损伤发展期, 此时超声波波速没有变化; 当拉应力达到极限拉应力的35%~55%时, 构件从损伤发展期进入损伤稳定期, 此时超声波波速降低了5%左右; 当拉应力到达极限拉应力的60%~75%时, 构件从损伤稳定期进入构件破坏期, 此时超声波波速降低了8%左右。

光声成像技术结合光学的高对比度、高分辨率和声学的高穿透深度，已经发展成为一项独具优势的无损检测与成像技术。光声成像技术利用光声效应产生的超声信号解析深度信息，从而在三维空间对被测对象进行定位。在文物保护领域，制作文物的各种材料具有不同的光学吸收特性，在激光的激励下，产生并向外辐射幅值和频率不同的超声信号。超声信号的典型特征兼具鉴别材料类型和识别表面缺陷的功能，因此光声成像技术在文物保护领域具有应用价值。分类概述了现有的光声成像技术，阐述了光声成像技术在文物保护领域的发展现状及局限性，最后总结展望了光声成像技术在该领域的发展前景。

为研究龄期对超声回弹综合法检测混凝土构件计算抗压强度与实测抗压强度的误差率，本文设计并制作了强度等级分别为C20、C30、C40的混凝土构件。在自然条件下测试C20、C30、C40混凝土构件的回弹值、超声波波速、抗压强度，测试龄期长达730 d，并根据规范计算混凝土计算抗压强度。对比分析龄期对混凝土构件回弹值、超声波波速、计算抗压强度、实测抗压强度的影响，根据试验结果线性拟合回弹值、超声波波速与混凝土构件实测强度的关系。结果表明：三种标号的混凝土构件回弹值发展规律与抗压强度相似；超声波波速随龄期变化可明显分为三个阶段；长龄期下(180 d以后)，使用超声回弹综合法计算设计等级较高的混凝土构件(C40及以上)时强度可能会偏高(10%以内)，计算设计等级较低的混凝土构件(C30及以下)时强度可能会偏低(10%以内)。长龄期下，超声波波速、回弹值均能较好地表征10~70 MPa的混凝土构件抗压强度，并具有较高的线性相关性，相关系数分别为0.95、0.93。

换能器作为超声系统的核心部分，起着重要的作用。传统的超声换能器是电驱动器件，利用材料的压电效应实现电-声转换，然而面对应用环境的苛刻要求，其有限的带宽限制了其在高标准要求环境中的应用。光致超声作为一种新型技术，利用激光代替电作为激励源获得超声，拥有传统压电技术无法具备的特性，如高频率和大带宽，这是成像和传感所需要的。同时，光致超声技术具有较为简单的换能器构架，避免了电子元件组装的复杂性，使得各种形状的超声换能器开发成为可能，比如凹形换能器和全向换能器。光致超声技术的这些优势使其有望获得更广泛的应用。对光致超声技术进行了介绍，主要包括光声机制、换能器性能表征和该技术在生物医学领域中的最新应用，并进一步讨论了光致超声技术未来可能的发展方向。

为了研究光纤传感器在超声波检测方面的应用，提出了一种膜片式光纤法布里-珀罗（F-P）传感器的结构和制备方法。首先探究了声场中放置距离和角度对膜片式光纤F-P超声传感器的声振动敏感膜片形变量的影响，仿真得到光纤F-P传感器的传感效果随距离、角度的增加而下降，然后提出了一种基于熔接、切割、抛磨方式制备的膜片式光纤F-P超声传感器，最后对该传感器的传感性能进行了实验验证。实验结果显示，提出的传感器的频率探测范围为20~80 kHz，信噪比不小于25 dB。此传感器的制备使用全焊接方式，与传统的胶连接方式相比，结构更稳定，使用寿命更长，因此在电网局部放电检测等场景中具有广泛的应用前景。

为探究多次爆破作用下, 损伤累积效应对大跨度硐室围岩松动圈的影响规律, 结合某大跨度硐室爆破工程, 采用声波法和钻孔窥视法对其爆破开挖过程中硐室围岩松动圈进行监测, 利用现场试验结果分析大跨度硐室围岩损伤累积及松动圈变化规律。结果表明：随着爆破次数的增加, 超声波波速不断减小; 围岩损伤值增大, 但增长速率不断降低, 最后逐渐趋于稳定。多次爆破作用后, 硐室围岩松动圈半径由原来的2.8 m逐步扩大为3.2 m, 且硐室顶部的松动圈对比边墙处较大。因此, 在大跨度硐室施工中应重点考虑硐室顶部的围岩稳定性, 且在围岩支护和安全防护时应充分考虑多次爆破造成的围岩损伤累积效应对围岩松动圈半径变化的影响。

针对钢/铝熔钎焊过程中焊接头金属间化合物(IMCs)厚度较厚、接头抗拉强度较低的问题，采用超声波辅助激光-MIG复合熔钎焊(MIG焊，熔化极惰性气体保护焊)的方法，获得了不同超声功率下的钢/铝熔钎焊接头。研究了超声波功率的变化对钢/铝熔钎焊接头的焊缝组织和界面IMCs的影响。结果表明，随着施加的超声功率的增加，超声对熔池的搅拌作用增强，焊缝晶粒明显细化。超声作用下熔池的最高温度降低，温度梯度减小，这使得焊接接头界面处的IMCs的厚度减小，并且FeAl₃相的含量降低；当超声功率增加到200～210 W时，IMCs中仅含Al₈Fe₂Si相。当功率为130～140 W时，去余高接头的抗拉强度可达172 MPa，相较于未施超声时增加了12%。

自密实混凝土具有高流动性、抗离析性及较好的自密实性等特点, 有利于提升工程质量及降低工程成本。将再生骨料应用于自密实混凝土中, 可实现建筑废弃物的循环利用。为了确保自密实再生混凝土在工程应用过程中的可行性与安全性, 还需在其工作性与力学性能等方面进行大量改性研究。基于自密实混凝土的流变密实机理, 归纳总结了自密实混凝土的配合比设计原理, 总结并评述了自密实再生混凝土的工作性能、力学性能的研究进展。最后, 分析了自密实再生混凝土工作及力学性能研究所存在的问题, 并对其前景进行展望, 有助于推动自密实再生混凝土大规模地应用于实际工程中。