高能超聲波領(lǐng)導(dǎo)生產(chǎn)商美國(guó)RITEC，擁有世界上*臺(tái)非線性超聲波測(cè)試系統(tǒng)， 由Gary Petersen and Bruce Chick于1986年共同創(chuàng)辦。他們的目的是為不斷深入研究超聲波無(wú)損評(píng)估（NDE）領(lǐng)域的用戶，開發(fā)出一系列由計(jì)算機(jī)控制的超聲檢測(cè)儀器。兩位創(chuàng)辦人Bruce和Gary在超聲領(lǐng)域的工作經(jīng)驗(yàn)加在一起，已經(jīng)超過(guò)了90年。

       對(duì)機(jī)械設(shè)備和工程結(jié)構(gòu)中的在役結(jié)構(gòu)元件來(lái)說(shuō)，它們?cè)谕饨巛d荷的作用下，其壽命一般可分為 3個(gè)階段：早期的性能退化（包括物理、化學(xué)的老化和退化）、損傷的起始與積累（成孔和開裂）以及zui后的斷裂失效。其中，損傷的起始與積累已在細(xì)觀力學(xué)、損傷力學(xué)以及兩者相結(jié)合的學(xué)科基礎(chǔ)上得到了廣泛地研究。現(xiàn)在也已有眾多數(shù)據(jù)和大量模型來(lái)預(yù)測(cè)循環(huán)加載、環(huán)境影響下的裂紋擴(kuò)展直至zui后破壞。然而，人們對(duì)于性能退化及其對(duì)材料長(zhǎng)期行為的影響卻知之甚少。盡管由于多種載荷的相互作用以及環(huán)境因素的影響，這幾個(gè)階段的區(qū)分并不明確。但對(duì)于設(shè)計(jì)良好的結(jié)構(gòu)元件來(lái)說(shuō)，常是第 l 階段（即早期性能退化）占據(jù)了整個(gè)壽命的大部分時(shí)間。特別地，研究表明：對(duì)承受循環(huán)載荷的金屬結(jié)構(gòu)材料來(lái)說(shuō)，從結(jié)構(gòu)材料內(nèi)部位錯(cuò)群的大量產(chǎn)生到駐留滑移帶（persis - tent Slip band ）的形成，再到駐留滑移帶內(nèi)微裂紋的成核、長(zhǎng)大，直到宏觀裂紋的形成，這一階段占結(jié)構(gòu)材料整個(gè)疲勞壽命的 80 ％、 90 %  。因此，發(fā)展材料和結(jié)構(gòu)早期性能退化的監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)手段就顯得十分重要。

      從 1929 年 Sokolov 首先提出用超聲波探測(cè)金屬物體內(nèi)部缺陷開始，超聲無(wú)損檢測(cè)已成為一種發(fā)展歷史較長(zhǎng)的檢測(cè)材料性能的技術(shù)手段，并在工程實(shí)際中得到廣泛地應(yīng)用。該技術(shù)看似已經(jīng)成熟，然而事實(shí)并非如此現(xiàn)有的超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)主要是針對(duì)結(jié)構(gòu)壽命的第 2 （損傷的起始與積累）和第 3 （zui終失效）階段，如探測(cè)材料中的微孔、微裂紋等缺陷的存在和分布等。這主要應(yīng)用了波的時(shí)程、聲速、衰減、阻抗、散射等信息，但對(duì)結(jié)構(gòu)壽命的第 1 階段（性能退化）的檢測(cè)目前還主要停留在經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，可喜的是，經(jīng)過(guò)zui近若干年的努力，力學(xué)、聲學(xué)和材料學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)家和工程師們?cè)谶@方面取得了一些進(jìn)展，這就是人們發(fā)現(xiàn)材料性能退化與超聲波透過(guò)材料傳播的非線性效應(yīng)密切相關(guān)一系列的試驗(yàn)表明：材料性能退化總是伴隨著某種形式的材料非線性力學(xué)行為，從而引起超聲波傳播的非線性，即高頻諧波的產(chǎn)生的非線性聲學(xué)試驗(yàn)結(jié)果表明：對(duì)單晶和多晶金屬材料來(lái)說(shuō)，它們所承受的疲勞循環(huán)次數(shù)與高頻諧波之間存在緊密的關(guān)系。 Cantrell ， Nazarov 等的研究表明，材料疲勞退化失效過(guò)程中的每一階段，都可以用非線性系數(shù)降（確切定義將在后面給出）表征。

      相對(duì)于基頻諧波來(lái)說(shuō)，高頻諧波參量對(duì)材料疲勞壽命、拉伸性能退化、蠕變損傷、界面粘接強(qiáng)度等更為敏感。圖 1 所示為在循環(huán)疲勞載荷的作用下，金屬材料（鋁合金）和非金屬材料（聚碳酸醋）的超聲線性系數(shù)（如聲衰減、聲速）與非線性系數(shù)對(duì)循環(huán)次數(shù)的敏感程度可以看到當(dāng)疲勞載荷循環(huán)次數(shù)達(dá)到一定值時(shí)，非線性系數(shù)較線性系數(shù)有非常明顯的變化。因此，通過(guò)測(cè)量二次或三次諧波系數(shù)，可以評(píng)價(jià)材料的早期性能退化，這為超聲無(wú)損檢測(cè)與評(píng)價(jià)技術(shù)的發(fā)展提供了新的思路。