【摘 要】
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超声Lamb波具有传播距离远、衰减小等特点，已被广泛应用于大型板结构和管道的无损检测，成为工程实际中一种有效的检测方法。然而，面对一些特殊的无损检测需求，超声导波尚不能取代
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超声Lamb波具有传播距离远、衰减小等特点，已被广泛应用于大型板结构和管道的无损检测，成为工程实际中一种有效的检测方法。然而，面对一些特殊的无损检测需求，超声导波尚不能取代传统超声。这些需求包括：针对厚壁结构中小缺陷的检测，和免参考的缺陷检测等。本文以工程实际中广泛应用的厚壁管道和复合材料板为实验对象，将时间反转理论与超声Lamb波相结合，开展Lamb波能量聚焦与信号增强、免参考缺陷检测与定位等相关研究。本文主要研究内容如下：(1)根据Lamb波固有的频散和多模态等特性，分析时间反转Lamb波的规律，研究时间反转Lamb波的边界反射与多路径效应。在文献调研和理论研究的基础上，将时间反转作用效果归纳为聚焦和重构，总结了两者的区别与联系；采用时间反转聚焦的方法对厚壁管道进行检测，采用时间反转重构的方法对复合材料板进行检测。(2)借助通用测试测量仪器和主控PC，搭建时间反转缺陷检测系统。采用LabVIEW开发环境和VISA仪器驱动函数库，开发出集信号的激励、采集、处理和存储等功能于一体的时间反转专用检测软件，提高时间反转Lamb波检测的效率。(3)采用多通道时间反转周向Lamb波聚焦方法，对厚壁管道内外壁缺陷进行检测实验。由于单一通道内以及多通道间信号聚焦的作用，缺陷回波信号的幅值得到显著提高，厚壁管道内壁小缺陷检测得以实现。此外，多通道的直达波信号同步叠加，形成一处明显的聚焦。借助两处聚焦的时间信息和实验中测得的周向Lamb波群速度，实现了缺陷的周向定位。(4)总结发现时间反转聚焦信号位置的规律，发展出一种时间反转损伤指数的计算方法。研究了加权分布函数中参数β对传感路径有效范围的影响。通过对复合材料板中的分层缺陷进行检测研究，确定了最佳的β值。在对传统全加成像算法充分研究和改进的基础上，提出了基于全乘算法的时间反转加权分布成像方法。将两种方法应用于复合材料板检测，实现对不同位置分层缺陷的免参考检测及成像。
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