1、超聲導波無損檢測技術由于其傳播距離遠、檢測范圍大等優(yōu)良性能，被廣泛應用于航空航天、油氣管道、壓力容器等領域的檢測。由于沿波導的長距離傳播，超聲導波除了有一般體波的特點外，還具有頻散和多模態(tài)特性，該特性極大地限制了超聲導波的檢測效果，增大了特征識別的困難。因此頻散的抑制和模態(tài)的選擇一直是國際上超聲導波無損檢測領域的研究熱點。開展針對超聲導波頻散和多模態(tài)特性的研究具有重要的理論和現(xiàn)實意義。
　　本文通過分析超聲導波頻散和多模態(tài)特性的特

2、點，提出從導波信號處理角度出發(fā)，采用形態(tài)分量分析的信號處理技術，深入研究導波信號的建模、稀疏分解、形態(tài)分解以及解卷積等問題，并通過仿真及實驗信號對方法的有效性進行了驗證，為解決頻散和多模態(tài)的影響以及為復雜導波信號的分析提供關鍵技術。
　　論文首先對形態(tài)分量分析相關理論進行了探討和研究，從信號的稀疏性及稀疏表示入手，對稀疏分解相關算法進行了分析；分析了增強信號稀疏性的范數(shù)正則化方法和壓縮傳感方法，為超聲信號解卷積以及導波信號形態(tài)分解

3、提供預備知識。
　　基于彈性波的控制方程和超聲導波傳播特性，論文對波動問題在頻域內進行了分析和公式推導，利用頻域內頻散和非頻散波的傳播方程以及頻散波重構方程，提出了頻散補償和頻散移除方法，從而更進一步了解了頻散產(chǎn)生的機理并為頻散信號建模提供基礎。在此基礎上，提出了包含頻散參數(shù)的導波信號建模方法，利用3階多項式對頻散曲線進行擬合，多項式系數(shù)作為頻散參數(shù)來刻畫頻散特性，為形成包含頻散參數(shù)的原子庫做準備。論文對不同結構中模態(tài)的分類進行了

4、歸納，研究了互易關系和模態(tài)正交化以及簡正模態(tài)展開理論，根據(jù)模態(tài)正交性為利用形態(tài)分量方法進行模態(tài)分解提供了理論支持。
　　論文通過對超聲信號稀疏性和解卷積過程中由于稀疏性不強所造成問題的分析，利用范數(shù)正則化方法和壓縮傳感方法，分別設計了基于l0范數(shù)約束的最小熵解卷積方法和基于壓縮傳感重構的稀疏解卷積方法。l0范數(shù)方法通過對稀疏先驗條件的增強將解卷積問題轉換為范數(shù)規(guī)范的優(yōu)化問題，進而獲得時域上更稀疏的結果。壓縮傳感重構方法獲得稀疏子波

5、，在解卷積過程中同樣增強了稀疏性，由于稀疏性的增強也加快了算法收斂速度。提出用l0范數(shù)逼近函數(shù)代替直接使用該范數(shù)，解決由于l0范數(shù)不連續(xù)產(chǎn)生的問題。仿真及實驗結果顯示兩種方法對于相鄰或重疊的回波信號有很好的分離效果，對于信噪比不高的情況同樣適用。
　　為分析導波信號中不同模態(tài)信息，論文在研究導波信號頻散、模態(tài)正交性的基礎上，提出利用形態(tài)分量分析處理導波信號的方法。構建了包含 Gabor原子、Chirp原子、小波原子和離散余弦原子在

6、內的原子庫。對 Gabor原子增加利用3階多項式進行頻散刻畫的頻散參數(shù)，對 Chirp原子提出用 Chirp斜率進行模態(tài)識別，通過對參數(shù)的分類可以形成不同的模態(tài)庫。
　　論文采用所提出的原子庫進行導波信號的匹配追蹤分解和形態(tài)分量分解，與匹配追蹤方法相比，形態(tài)分量方法能有效的對模態(tài)進行分離，同時還提出了利用離散余弦?guī)鞂π盘栔械脑肼曅盘栠M行形態(tài)方法分離。多原子庫的形態(tài)分量分析方法通過仿真和實驗信號驗證了其有效性，獲得了相應的形態(tài)解卷積