长期在役的大型装备受内部压力与腐蚀性介质等因素共同作用,装备内壁极易产生各种腐蚀缺陷,引发介质泄露、设备爆炸等重大事故,严重影响设备的安全使用,必须对装备进行定期的缺陷检测。目前主要的检测方法是在设备停产的情况下,由检测人员携带无损检测设备在高空人工完成壁面的缺陷检测,人工高空检测费时费力又存在安全隐患,同时停产也给企业带来较大经济损失。实现设备缺陷的全自动化在线检测,能解决人工检测所带来的难题。本文主要以轮式超声检测方法,良好声透性的固体耦合材料以及超声干耦合界面传播理论为研究对象,研究了适用于装载在爬壁机器人上进行大型装备自动化缺陷检测的超声干耦合检测技术。具体研究内容如下:1.提出一种基于纵波脉冲反射法测缺陷深度的轮式超声干耦合检测方法,对装备内腐蚀缺陷进行检测,该方法能实现自动化检测,代替人工作业解决各种危险情况和经济效率问题,同时检测精度、稳定性均得到大幅提高。2.分析了轮式探头的工作原理,声传播路径,提出了基于干耦合的轮式超声检测研究关键技术。针对实际工况,根据理论公式与声场仿真,分析声压分布特征,确立探头各项参数。进行各界面反射信号位置的理论分析,计算出轮式探头各层厚度参数,避免出现信号叠加造成缺陷信号难以识别的不良影响,进而指导轮式探头的结构设计。3.通过研究介质中的声传播理论,推导衰减系数与阻抗匹配理论,分析固体耦合材料声透性能的影响参数,选择不同型号固体耦合材料,同时配制新型固体耦合材料,对固体耦合材料进行实验与数据的时域与频域分析,获得最佳耦合材料。4.对所设计的轮式超声探头在干耦合检测界面处非理想接触下的声传播特性进行研究,在经典理论的基础上,推导了界面反射系数、表面粗糙度和界面压力之间关系的新型干耦合界面模型,通过与其他模型以及实验对比,吻合度更优。采用MATLAB对模型进行仿真分析,证明了固体耦合界面粗糙会显著降低耦合效果,增加固体界面间的压力可以提高耦合性能。通过建立的随机粗糙界面模型,可以将检测界面的状态与界面压力的影响进行量化分析,用于指导轮式探头的使用。5.根据轮式探头的结构参数设计进行固体耦合材料的浇模成型,制作出轮式干耦合探头实物,对其进行性能实验研究,通过检测误差、重复性实验验证探头各项性能能否满足实际需要。验证干耦合模型可用于轮式探头检测,同时进行探头的应用研究。对探头的应用进行研究,将轮式干耦合探头安装在爬壁机器人上,所采集的缺陷回波信号能用于检测机器人数据分析。最后完成检测机器人实际工况的缺陷检测实验,并取得较好的检测效果。