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电磁超声兰姆波层析成像技术融合电磁超声兰姆波检测技术和兰姆波层析成像技术二者的优点，能够实现对板材缺陷的定量描述，在金属板材检测领域具有广阔应用前景。目前，用于电磁超声兰姆波层析成像的电磁超声换能器性能有待提高，而兰姆波层析成像结果仍存在明显赝像，对缺陷的定量描述的精度产生了不容忽视的影响，限制了电磁超声兰姆波层析成像技术的发展。 为了从根本上解决因兰姆波多模式现象而导致难以有效提取超声信息的问题，本文提出一种模式选择性较强的双模式全指向型电磁超声兰姆波换能器设计方法。该方法通过使用空间傅里叶变换、时间傅里叶变换、有限元建模与仿真分析等方法，设计并制作了一种能够分别激发A0模式和S0模式的电磁超声兰姆波换能器。实验表明，该换能器在2mm铝板中能够在360°方向上分别激发出模式较为单一的440kHzA0模式和960kHzS0模式兰姆波，为提取兰姆波层析成像所需的超声波走时变化和幅值衰减数据奠定了实验基础。 缺陷会在超声导波走时和幅值信息中产生扰动。为了充分利用这些信息，本文研究了基于走时变化和幅值衰减的导波层析成像方法。在假设已知超声走时变化矩阵和幅值衰减矩阵前提下，建立了基于射线理论的层析成像正演数学模型，计算成像区域内的超声路径矩阵，并使用联合迭代重建技术(SimultaneousIterativeReconstructionTechnique，简称SIRT)实现板材缺陷信息的图像重构，为缺陷三维尺寸信息的定量描述奠定了理论基础。 基于联合迭代重建技术的的兰姆波层析成像方法仅能获得缺陷二维轮廓图像且图像中存在大量赝像，对缺陷尺寸定量描述带来较大误差。为此，本文提出了基于超声导波走时与幅值信息的权重可调联合迭代重建技术。该技术通过将超声走时变化与幅值衰减信息获得的缺陷图像相互融合，提取缺陷水平方向二维轮廓信息；根据二维轮廓对超声路径矩阵权重进行调整，以此为基础对缺陷再次进行图像重构，提取缺陷的第三维深度信息。为了验证该方法的有效性，本文研制了电磁超声导波层析成像实验装置，对两块2mm厚分别带有直径60mm、深1mm和直径26mm、深1mm盲孔缺陷的铝板进行测量，获取了成像所需的超声走时、幅值和路径信息。分析表明，基于超声导波走时与幅值信息的权重可调联合迭代重建技术能够有效对缺陷进行定量描述，缺陷深度测量误差由基于传统SIRT的50%~60%降至10%~20%，为电磁超声导波层析成像技术的工程应用奠定了基础。