超声导波检测技术：高效、全面、无损的结构检测方法

超声导波技术是一种新型、高效的无损检测技术，具有检测效率高、检测范围大、整体检测结构和受环境因素影响较小的特点，已被广泛应用于各类结构的检测中^[38]。国外对超声导波检测技术方面的研究起步较早，可以追溯到19世纪后期20世纪早期，主要的国家有英、美、加、日、德等。最早的工作主要是进行理论求解，渐渐地，研究者们将理论应用到一些特定的物理现象中，如通过波在地球的多层地壳中的传播来分析地震和核爆炸的影响。1959年D.C.Gazis首先研究得到无限长自由空心圆柱体（管道）中导波传播问题的理论解。后人对板、管道中导波问题的所有理论研究均基于上述理论理解。从这个时期以后，导波研究主要集中在导波激励方式、导波传播特性的基础理论研究方向上。对管道缺陷检测技术的应用研究是在20世纪90年代末才开始的，比较著名的是美国的宾夕法尼亚大学和英国的帝国理工大学^[38-40]。

由于研究波导结构中导波同缺陷关系问题的复杂性，因此对管道传播特性和缺陷检测原理的研究，目前常用的方法是通过数值计算的方法研究理想条件下导波同结构中管道传播特性和待检测缺陷的相关关系。数值计算方法有有限元法和边界元法两种。

国内管道超声导波检测技术方面的研究较国外起步略晚，但在相关各领域却已开展了一些研究，只是大多都是停留在理论研究、传感器研发及管道缺陷实验室实验检测阶段。检测设备方面：1999年英国TWI公司（英国焊接研究所）开发出第一台用于现场管道检测的导波检测仪，世界上主要有英国TWI公司的TE-LETEST导波检测仪、英国导波公司WAVEMARKER导波检测仪、美国西南研究院研制的MSSR-202导波检测仪和以色列SONIC公司研发的ISONIC系列导波等。

无限大体中的波分为：纵波L和横波S（剪切波），模式固定，速度固定，不随频率的不同而发生变化。纵波的速度约为横波速度的两倍，而在一弹性半空间表面处或两个弹性半空间表面处，由于介质性质的不连续性超声波将经受一次反射或透射而发生波形转换。(www.xing528.com)

导波检测技术就是利用导波在波导传播过程中遇到缺陷或边界就会部分被反射回来的原理。

导波的最基本的参数为群速度和相速度。相速度：单个质点传播方向的速度。群速度：弹性波包络上具有某种特性（如幅值最大）的点的传播速度波能量。