基于Lamb波的结构健康监测技术（SHM）因为其传播速度快、辐射范围广、对缺陷敏感的特性,被广泛应用于航空航天、高速列车和船舶等领域,可有效提高结构运行安全程度、降低维护成本。这些结构所处工作环境往往温度跨度较大,而Lamb波信号在传播过程中易受温度效应的影响而产生相位偏移和幅值波动,这严重影响着监测系统的稳定性。因此,开发稳定高效的温度补偿方案是基于Lamb波的SHM面临的重要挑战之一。常规的温度补偿技术局限于多样本采集,操作繁琐,补偿范围小等不足。为此,本文提出了基于Hilbert变换与最小二乘法的参数模型温度补偿方案,有效扩展了单基准的补偿范围,提高了补偿系统的工作效率,并能够同时实现针对不同Lamb波模态的温度补偿。本文研究的具体工作内容如下:首先,介绍了基于超声Lamb波的SHM的技术优势、工程背景,以及温度效应的具体影响。综述了国内外Lamb波温度补偿技术的研究进展,并在此基础上提出了本文的主要研究内容、路线和方法。其次,推导了基于压电激励的变化温度下的Lamb波传播方程,分析了Lamb波信号相位偏移和幅值衰减的原因。研究结果表明,由温度效应引起的结构材料特性参数的变化会引起传播速度与传播距离的改变,导致信号到达时间发生变化;压电元件介电常数会随着温度的升高而升高导致输出电压降低,信号幅值衰减;粘结层的剪切模量的变化同样会引起输出信号幅值的波动,但这一影响可通过选择合适的激励频率降至最低。在上述理论分析的基础上搭建了变化温度下Lamb波结构健康监测的实验平台,分别研究了A₀和S₀模态Lamb波的到达时间、瞬时相位和瞬时幅度随温度的变化关系,并结合最小二乘法求得各自的拟合曲线。结合Spearman等级相关系数对比了温度效应和损伤对监测系统造成的影响,确定了最小温度补偿区间。然后,根据数值模拟和实验的研究结果,本文提出了基于Hilbert变换的温度补偿方案。首先,根据瞬时相位差与温差间的线性关系,求得各温度点下的相位补偿系数;接着,利用对数函数对信号幅值进行平顺处理,使得信号幅值随温度的变化更加规律,可有效减少基准信号的采集量,再结合最小二乘法拟合幅值随温度的变化曲线,并求得各温度下的幅值补偿系数;最后,建立了适用于Lamb波板状结构健康监测的温度补偿参数模型。最后,通过多组不同状态下的A₀、S₀模态信号对本文提出的温度补偿方案进行验证。当温差在10℃以内时,补偿后信号间的最大残余振幅趋于零,最大归一化误差大幅降低。在250kHz下,20⁷0℃范围内,A₀模态的最佳采集间隔为12℃,阈值为-22dB;S₀模态为14℃和-26dB。结合椭圆定位原理进一步验证,结果表明经温度补偿后,A₀模态损伤成像的热点区域减小了46%,与真实损伤中心的相对误差缩小至2.83%;S₀模态的热点区域缩减了56%,相对误差降低至1.81%。上述结果表明,本文提出的温度补偿方案有效地减少了基准采集量,扩大了补偿区间,提高了结构健康监测系统的鲁棒性和有效性。