超声检测是无损检测的主要方法之一,它利用材料内部缺陷对超声波传播的影响,非破坏性地探测材料内部和表面的情况。由于在有缺陷结构的材料中声学非线性特征显著,一般的线性超声技术对探测小的疲劳裂纹效果不能令人满意。本文应用超声波时间反转技术,研究有缺陷的铝合金板中超声波传播的非线性特征,为铝合金板材缺陷的识别与定位提供理论基础。超声波时间反转技术是超声波在非均匀介质中的一种自适应聚焦技术。非线性声学主要研究非线性声波方程以及由此引起的一系列非线性现象和规律的问题。本文将两种技术相结合,研究了超声波在铝合金板材中的传播特性,主要内容包括:确定了由任意波形发生器、发射传感器、接收传感器、示波器、激光测振仪等构成的实验系统;压电晶片振源特性的分析;将正弦波、三角波、方波、兰姆波等不同波型及不同频率振动信号应用于时间反转法时,接收波形和聚焦波形的分析;分别采用无缺陷铝合金薄板及带有裂纹和圆孔缺陷的板材进行实验,对接收波形和聚焦波形进行时域和频域分析,研究了缺陷大小和位置对自聚焦特性的影响。最后总结了铝合金板材中超声波缺陷检测的非线性声学与时间反转法相结合的探测方法,给出了缺陷定性、定位的方法。本文给出了详尽的实验数据和波形图,并介绍了采用MATLAB对实验波形和数据进行时域和频域分析的软件设计方法。本文采用非线性时间反转技术作为铝合金板材中缺陷探测的方法,解决了线性超声技术探测疲劳裂纹受到增益噪声、探测对象体积不均匀性的存在以及裂纹闭合等影响的问题,为构建新型的超声波无损损伤的探测与评价系统奠定了理论基础。