作为结构中的承重部件,钢杆在长期的使用过程中会由于疲劳、腐蚀以及生产过程的工艺缺陷等因素发生断裂失效,造成严重的事故。因此,对钢杆实行无损检测就变得十分必要。然而,在传统的超声导波无损检测过程中,导波在缺陷处发生模态转换,导致缺陷回波信号波形改变、幅值减小,进而影响检测的效果。为了解决现有钢杆超声导波检测过程中因模态转换产生的缺陷回波波形失真以及幅值减小的问题,本文提出了一种基于时间反转的超声导波检测方法,使缺陷处的反射回波幅值得到聚焦放大,进而增强导波检测效果。通过理论推导、仿真分析和数值模拟实验的方法,在以下几个方面对基于时间反转的钢杆导波检测过程进行了研究:确定了适合进行检测的导波模态和频率范围,依据钢杆中超声导波的频散方程,在MATLAB中编写程序求解绘制频散曲线,选取了L(0,1)模态作为本文检测的激励模态。分析了钢杆直径对纵向模态导波频散曲线的影响,结果表明随着钢杆直径的增大,适合进行检测的导波频率范围会越来越小。提出了基于时间反转的钢杆超声导波检测方法,推导了钢杆中多模态导波的时间反转聚焦过程,分析了聚焦信号的成分。在MATLAB软件中仿真检测过程,研究时间反转的聚焦性能。结果表明,时间反转方法能够解决导波在缺陷处因模态转换引起的回波波形失真问题,实现了对缺陷回波信号的聚焦放大,提高导波检测的效果。对钢杆的导波时反检测法进行了有限元分析,模拟实际的检测情况,研究时间反转的聚焦作用。通过比较模拟结果与常规导波检测的模拟结果,验证了时间反转能够聚焦缺陷信号,增强导波检测能力。将首次回波信号中的缺陷部分用不同长度的时间反转窗进行截取,研究窗长度对聚焦效果的影响。结果表明,时反窗所截信号中含有的缺陷信息越完整,聚焦的效果越好。对不同尺寸的缺陷进行了导波检测的数值模拟,研究了时反前后缺陷反射系数随缺陷径向、周向和轴向三个方向尺寸的变化情况,为缺陷的定量分析提供了依据。在此基础上,定义损伤指数来判定钢杆的损伤程度,分别给出了不同径向深度、不同周向长度的缺陷与损伤指数的定量关系。