科普竞赛优秀文章 | 听声辨“伤”——超声导波如何守护工程安全?

为贯彻落实习近平总书记致万博max官网建校100周年贺信精神，更好地服务国家重大战略和粤港澳大湾区发展，促进公众对土木、水利与海洋工程学科有更全面、准确、深入的认识和了解，万博官网于2025年4月举办了首届科普竞赛，近期将陆续展示科普竞赛的优秀作品。

第一期请跟随王智鹏和孙震宇同学，一起了解——超声导波如何守护工程安全。

工程结构如桥梁轨道、高楼，是现代社会的基石，却常受腐蚀、冲击等威胁，产生裂纹、腐蚀等隐性缺陷。若不及时探测，可能酿成严重事故。超声导波技术应运而生，作为无损检测利器，它利用高频弹性波穿透结构，精准识别损伤位置与类型。这种“听声辨伤”的技术，以高效、灵敏的特性，守护着工程安全，成为土木工程领域的可靠哨兵。

超声导波是什么？

超声导波是一种在固体中传播的高频弹性波，频率远超人耳听力范围（通常高于20kHz）。与普通超声波相比，超声导波的“超能力”在于它能长距离传播和穿透复杂几何形状的结构，覆盖大片区域。此外，超声导波无需破坏结构，灵敏度高，能探测微小缺陷，广泛应用于轨道、桥梁、管道、航天领域等工程的健康监测。

超声导波如何“听声辨伤”？

基于超声导波的智能监测

超声导波结合深度学习、机器学习，开启结构健康监测的智能新时代。深度学习算法，如卷积神经网络、物理信息神经网络等通过训练可从导波信号的时域、频域特征中提取损伤模式，自动分类裂纹、腐蚀或孔洞，并评估其严重性；还能分析历史数据，预测损伤扩展趋势与结构剩余寿命，显著提升效率与可靠性。

（作者：王智鹏、孙震宇，指导老师：周陆副教授）