超声导波检测技术因其检测速度快、检测范围广等优点，成为近年来长距离管线无损检测领域的重要技术。然而，由于导波在传播过程中受到衰减、噪声等影响，使得缺陷信号表现为强噪声下的弱导波信号。为了提高超声导波的检测灵敏度，以及延长有效检测距离，本文开展了基于杜芬方程的超声导波检测方法研究，利用数值模拟、实验研究给出了利用杜芬方程Lyapunov指数特性的超声导波识别方法，完成了缺陷管道的损伤评估与定位。在此基础上，开发了基于Matlab-GUI可视化编程的杜芬方程超声导波信号的分析系统，提高了导波信号检测的操作性和有效性。研究结果表明，通过合理设置杜芬方程参数使系统处于混沌状态，当输入导波信号和混有噪声的导波信号时，系统由混沌状态转变为极限环运动，很好的识别出了弱导波信号，并且在噪声水平为100%也可以有效地识别出导波信号。为了进一步研究该方法的可行性，利用压电传感器在3m长的钢管中激发和接收超声导波，并将实测导波信号输入杜芬检测系统。实验结果表明，在考虑噪声影响因素下，Lyapunov指数可以有效地识别出截面减少3%的缺陷回波；此外，当缺陷在一定范围之内时，Lypapunov指数随管道截面减少量的变化具有单调递减性，证明Lyapunov指数可用于评估缺陷大小；针对于缺陷定位问题，构造了时移窗函数，通过窗函数截取待检信号并输入到杜芬方程中计算Lyapunov指数，绘制Lyapunov指数随窗函数中心时刻的变化曲线，可有效的定位出缺陷位置。最后，考虑该方法的实用性，本文开发了基于Matlab-GUI编程的杜芬方程超声导波信号的可视化分析系统，设计了杜芬系统的相轨迹图、Lyapunov指数、时频分析、频谱分析功能以及三维立体图形的对比，进一步提高了所提方法的有效性和实用性。