碳纤维复合材料板材在制造、加工和使用过程中会产生一定程度的损伤或者缺陷,对系统的安全和稳定造成不利的影响。为了保证生产和使用的安全,使用无损检测的方法对其进行质量检测非常必要。本文使用了基于空气耦合的Lamb波超声对碳纤维板材做无损检测,实现了对缺陷的准确识别和定位,达到了良好的检测效果。本文主要工作内容如下:(1)利用二分法采用计算机编程实现了对频散方程的数值解计算,绘制了Lamb波在碳纤维复合材料板材的群速度和相速度曲线,并与仿真模型提取的群速度和相速度进行比对,结果基本一致。(2)采用了有限元的方法对空气耦合超声Lamb波检测进行了仿真分析。验证了空气耦合条件下低频厚积A0模态导波幅值远大于S0模态幅值。针对不同的缺陷及导波与缺陷相互作用规律做了仿真研究,结果表明A0模态发生反射时模态转换效果与缺陷类型有关,槽型缺陷反射会产生明显的S0模态导波,而通孔缺陷反射效果不明显。利用自行搭建的空气耦合超声检测系统对含有不同缺陷的复合材料板材进行导波检测,实验结果证明空气耦合Lamb波对槽型缺陷和通孔缺陷有很好的检测效果,与理论及仿真结果基本一致。(3)使用匹配追踪算法,针对空气耦合Lamb波的特点,利用Chirplet原子构建过完备字典库,实现了信号的精确重构。使用魏格纳--威尔时频分析方法处理实验和仿真数据,有效提取信号的特征信息,结果表明该方法能有效分辨出不同模态散射信号,实现对缺陷的判定和定位,并达到了较高的定位精度。