该文研究了热双金属带材的兰姆波非线性效应与温度、应力的关系, 建立了非线性超声检测系统, 结合X线衍射(XRD)法确定应力值。将热双金属分别加热到100 ℃、200 ℃和310 ℃,保温1 h后空冷, 对比不同温度对非线性系数的影响, 分析常态和热处理降应力后热双金属的非线性系数和应力值的关系。实验结果表明, 热双金属在常温和经100 ℃、200 ℃加热后的非线性系数基本不变, 而经过310 ℃稳定化热处理降低应力后, 非线性系数明显降低; 验证了热双金属中兰姆波二阶、三阶非线性系数对应力值敏感且随应力增大而增大, 其均可用于表征残余应力状态; 根据应力值与非线性系数的关系得到拟合函数, 并验证了通过拟合函数计算应力的可行性, 这为使用非线性系数评估应力提供了一种参考方法。

针对航空复合材料的结冰探测, 该文提出了基于超声导波技术的解决方案, 采用转移矩阵法建立了层状结构波导模型, 绘制了相速度和群速度频散曲线, 分析了超声导波在碳纤维增强复合材料板中的传播特性。在此基础上, 基于现场可编程逻辑门阵列设计了由信号源和接收机组成的硬件电路, 结合恒温箱搭建了结冰探测系统及其实验环境。通过测量回波信号波包相对时延的方式, 验证了超声导波结冰探测方案的可行性, 为飞机结冰探测领域提供了新思路。

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。