材料的缺陷总体来分有表层缺陷和内部缺陷，无论是表层缺陷还是内部缺陷都会给材料、结构带来严重的力学性能下降，因此缺陷的无损评价一直是无损检测领域重点研究的问题之一，超声检测技术是目前应用最为广泛、最为成熟的缺陷无损检测方法。目前的缺陷检测技术越来越好，但在缺陷评定与评价方面存在相当的不足，例如缺陷的等级评定只重视大小、长度，不重视高度和深度^[40]；零件检测执行中忽视经济效益，重工艺，轻评价^[41]。无损检测与评价是一个多领域、多层次的综合技术，每种技术都有特定的应用范围和优缺点，随着再制造工程的不断发展，包含涂层及基体的再制造零件缺陷评价也逐渐成为超声无损评价领域中的研究热点。研究表明，相比于轧制或锻造材料而言，这类零件超声波信号信噪比低，影响缺陷评价结果的因素较多，在现有的条件下，很难同时兼顾效率、安全、成本、质量等多方位要求，研究人员要做的就是不断丰富无损检测的理论与技术，将最新的技术应用于生产实际。

针对材料内部缺陷的无损评价，目前实验研究主要采用的是体波（纵波和横波）。采用最常用的脉冲反射法（体波）检测时，由于检测仪阻塞时间和始脉冲宽度的影响，存在着检测盲区^[42]（盲区是指从探测面到能够发现缺陷的最小距离，表征系统的近距离分辨能力）。对于表层缺陷的检查，目前实验研究主要采用的是表面波（瑞利波）。由于表面波的能量集中于表面下2个波长之内，检查表层缺陷灵敏度极高。但是，要想同时检测出材料表层和内部缺陷，就需要更换检测探头（将表面波探头更换为纵波或横波探头），非常不方便。

针对上述问题，国内外很多学者提出了各自的解决方案，北京航天材料及工艺研究所的吴时红、陈颖^[43]等人针对特种涂层内部缺陷的检测设计了涂层专用超声显微检测系统，该套系统的表面/亚表面成像原理^[43]如图1-3所示，入射纵波以θ_R（瑞利波入射角）入射到样品表面激发出瑞利波。内部成像原理^[43]如图1-4所示，入射纵波在样品内部沿着与入射纵波对称的路径返回透镜。采用该系统对特种涂层的内部质量进行检测后的结果表明，该系统能检测出涂层内部的裂纹、气孔和涂层与基体脱粘等缺陷。采用超声瑞利波声透镜，可有效检测出涂层表面及亚表面的缺陷。清华大学的姜宇、张华堂^[44]等人利用可调节聚焦深度的超声显微成像技术，将聚焦声束投射到物质表面或穿透到内部，从而实现对材料表层、亚表层和内部缺陷的检测。

图1-3 表面/亚表面成像原理(www.daowen.com)

图1-4 内部成像原理

再制造零件内部小缺陷（如小裂纹）的发现对提高零部件的服役寿命非常重要，对于处于萌芽状态的表层小缺陷，及时采用表面工程技术进行修复可显著提高零部件的服役寿命。近年来，国内外已经有采用非线性检测方法检测微裂纹、微小缺陷及胶接层质量的报道^[45-47]，利用超声波的非线性效应能够实现材料早期损伤的无损表征。非线性超声检测的原理为：超声波在传播过程中与材料微观结构（包含纤维增强层合板中的纤维基体，各种内在的或外部环境作用产生的缺陷和损伤区）相互作用，并经过界面的多次反射与波形转换后被换能器接收，对接收到的波形信号进行分析，提取一个能反映材料力学性能的参量，称为应力波因子。美国RITEC RAM-5000 SNAP非线性高能超声测试系统是世界上第一套专门用于材料无损评估的非线性效应研究的超声测试系统，性能非常优越。