非线性超声理论及相关检测技术得到了越来越多的关注。研究表明材料早期的性能退化和损伤程度与超声波的非线性效应关系密切，材料早期的性能退化总是伴随着某种形式的非线性声学行为。通过检测和研究非线性声波，可以得到材料处于不同力学性能阶段的声学非线性系数，对材料的力学性能做出有效的评价，克服传统线性超声检测方法所测量的参数对材料早期性能退化不敏感的缺点。我们针对固体介质中微裂纹产生的非线性声波问题进行了探索研究，并将非线性声波传播特性应用到微裂纹超声无损检测方法研究之中。首先理论推导了各向同性固体和流体中的非线性声波方程，并利用摄动法、有限差分法和有限元法等对非线性声波方程进行了理论和数值研究，在此基础上，深入开展了非线性谐波传播特性的理论和实验研究，得到了二次谐波幅度与传播距离之间的定量关系。我们还发现横波可激发出非线性纵波信号，而且这种非线性纵波信号中含有两种传播速度(纵、横波速)并形成"拍"现象，成为非线性声波中一种奇特的传播特性。然后对固体介质中微裂纹产生高次谐波的过程进行分析，主要基于裂纹开合造成材料弹性参数变化的PM模型进行模拟，得到了弹性参数随应力变化的关系。在二维介质模型中同时引入普通损伤和微裂纹损伤，利用线性声波方程描述未受损伤和普通损伤区域，而微裂纹损伤处利用PM模型和非线性声波方程描述。接收信号中将含有来自普通损伤的线性信号和来自微损伤的非线性信号。将接收到的信号进行时间反转处理后在原接收位置处重新发射，我们发现线性信号在普通损伤处实现聚焦，而非线性信号在微裂纹处实现聚焦。可见，无论是采用PM模型还是采用非线性声波方程，都可以检测到微裂纹，并能与普通损伤区分开来，该方法为微裂纹的识别和定位提供了可能的技术途径。