复合材料由于具有良好的减磨和减震性能、抗氧化性、耐温高、热膨胀系数小等优点,已经在建筑、汽车以及航空航天等行业中应用广泛。孔隙是复合材料中最常见的一种缺陷,且孔隙含量对材料的性能具有十分重要的影响。因此,孔隙率无损检测方法受到了人们的广泛关注。超声检测技术具有效率高,穿透性强,对人体无害等优点,因此被用于复合材料孔隙率定量评价研究。针对目前孔隙率超声检测存在的检测精度不高问题,本文主要开展了基于线性超声检测方法和非线性超声检测方法的超声信号特征参数提取及孔隙率表征研究。首先为了解释材料中的孔隙在外力作用下的力学行为,在弹簧模型的基础上,分别建立了孔隙在线性超声和非线性超声作用下的响应模型。同时分析得到孔隙长度与二次谐波幅值成正比,宽度与二次谐波幅值成反比,为孔隙率非线性超声检测方法的选择指明了方向。基于线性超声和非线性超声理论,指出了超声衰减系数和超声非线性系数可用于复合材料孔隙率的表征。其次运用随机介质理论,构建了随机孔隙模型,利用COMSOL软件对不同孔隙率随机孔隙模型进行线性超声仿真,并计算超声衰减系数。同时根据线性超声理论,利用超声脉冲透射法对试样进行试验,通过采集接收信号并进行处理,提取了超声衰减系数。仿真和实验结果表明,衰减系数的大小可反映出复合材料孔隙含量的不同。然后利用COMSOL软件对不同孔隙含量的随机孔隙模型进行非线性超声仿真,提取了非线性特征参数,研究了孔隙的长度,宽度以及孔隙率与超声相对非线性系数之间的变化趋势。结果表明,孔隙长度、孔隙率分别与相对非线性系数成正比,孔隙宽度与相对非线性系数成反比。同时将其与线性超声仿真结果进行对比分析,可知孔隙率非线性超声检测精度更高。最后对不同孔隙率的试样进行非线性超声检测实验,利用动态小波指纹技术对信号进行处理。研究发现合适的小波基函数、尺度范围和白色切片占比有利于提取超声非线性效应。从动态小波指纹图像中提取白色像素点数作为非线性特征参数,成功实现孔隙率的检测。通过对试样的扫描电镜图像进行分析,测得试样的孔隙率并统计孔径、标准差等参数,分析表明孔径及孔径尺寸分布范围对孔隙率检测误差具有十分重要的影响。