随着大型薄板结构广泛应用于船舶汽车、航天设备、轨道桥梁等强度高、环境复杂的工程领域,对薄板的役前与役中的健康状况的无损检测就显得尤为重要。对薄板的检测而言,兰姆波层析成像技术是一项具有特别优势的无损检测技术。薄板中的兰姆波检测技术具有传播距离远,能量衰减小,信号中携带缺陷信息等优点;基于兰姆波的层析成像检测技术能够利用兰姆波的检测数据有效而准确地重建薄板中缺陷位置、大小等相关信息,较好地重现薄板中表面甚至内部缺陷。本文针对基于扇束的兰姆波层析成像技术进行相关研究与实验验证。文中首先介绍了兰姆波的基本理论,并分析了兰姆波的多模态与频散特性;以铝制薄板为对象,在MATLAB平台上计算兰姆波的波动方程并绘制在不同频厚积下的频散特性曲线,为兰姆波激励信号的选择与模态分析提供了理论依据。然后介绍了层析成像中投影的物理与数学表示,以及两类重要经典的重建算法;着重讲述以中心切片定理为基础的滤波反投影算法,和迭代重建算法的两个典型算法,即代数重建算法和同时迭代重建算法。以铝制薄板为模拟对象,基于扇束结构的扫描方案,设定薄板中不同位置和不同深度的圆形缺陷,计算不同参数模型下的理论投影数据,并采用具有较小误差的同时迭代重建算法重建模型缺陷;分析对比与相应模型匹配的不同的重建缺陷图像,均能得到良好的重建图像。搭建实验平台,采用纵波直探头激励超声兰姆波,使用经验模态分解与小波变换相结合的方法,去除兰姆波走时信号中的噪声,提取精确的走时数据,同样采用同时迭代重建算法进行缺陷重建,得到了较好的缺陷图像。实验数据的重建图像准确地识别了缺陷的相关信息;有力地佐证了兰姆波检测技术的优势和层析成像算法的正确性与有效性,为该技术在实际工程应用中奠定了一定的基础。