针对陶瓷涂层-金属基-陶瓷涂层三明治结构的金属基体超声波无损检测的问题,根据超声在层状介质中的传播机理和声波控制方程,采用全局传递法并结合气-固界面与固-固界面处的应力和位移连续性的边界条件,建立了声波在陶瓷涂层-金属基体-陶瓷涂层三层介质中声传播频散特性的数学模型,研究了金属基体不同的物理性能参数对声波频散曲线影响。结果表明:在陶瓷涂层-金属基-陶瓷涂层三层层状介质中,当金属基体密度减小时,声波频散曲线整体上往右移动,且S0模态在整个频域内对金属基体密度变化较为敏感;当金属基体的厚度减小时,频散曲线整体上往右移动且整个频域内A0模态和S0模态对金属基体厚度变化较为敏感。另外,S0模态声波在介质中的水平应力在厚度方向上呈对称形式;而垂直应力在厚度方向上呈反对称形式;声波在介质中的水平位移和垂直位移在厚度方向上均呈对称形式。为选择合适模态的超声波和通过计算出某一厚度上的位移和应力检测陶瓷涂层-金属基-陶瓷涂层的金属基体物理性能及结构健康监测提供一定的理论基础。