焊缝作为大型中厚板的关键连接结构在深海船舶等工业制造领域应用广泛,其结构健康对国民安全生产生活具有直接的影响。然而,由于焊接失误和焊缝结构长期处于极端环境之下,容易形成焊缝缺陷。焊缝定期的健康检测,提取其缺陷特征等信息并及时加以应对处理,对于安全生产生活具有重要意义。超声导波检测方法以能够长距离传播、衰减小、精度高以及效率高等优势适合深海船舶等平台大型焊缝结构缺陷的检测。然而,由于频散、多模态等固有特性的影响和背景噪声的干扰,回波信号的波包会发生混叠,使缺陷信息淹没在复杂的波包之中。本文以提取复杂波包中的缺陷成分并实现分类为目标,提出了一种基于剪切波特性融合的焊缝特征导波信号稀疏特征提取的方法,并结合Fisher线性判别分析模型实现不同缺陷的分类。具体的研究内容和有效结论如下:（1）理论研究和仿真分析相结合探索焊缝特征导波信号的形成机理及固有属性,分析缺陷回波信号的特点,提出导波信号稀疏特征提取的基本策略及基于SH波特性融合的过完备原子字典的构造方法。结果显示焊缝缺陷回波信号在时域上具备“瞬态性”及“稀疏性”的性质,可以通过稀疏表示对信号进行处理。明确了在稀疏框架下对信号予以处理的两个关键问题,即“恰当稀疏”的过完备原子字典的构造和稀疏表示系数的求解。结合激励信号波形、传播距离、频散特性和频率等先验信息对回波信号进行预估,选择每个传播距离上的预估信号作为过完备原子字典的一个原子,将距离步长设置的恰当小,以保证焊缝缺陷回波的稀疏重构信号特征识别的精度。（2）采用l1范数限制的基追踪去噪模型将由l0范数限制的欠定求解问题转化为线性求解问题,并结合分裂增广拉格朗日收缩算法对稀疏表示系数予以求解,实现缺陷回波信号的稀疏重构与表达。通过有限元仿真信号分析,确定了本文处理方法的可行性,并在不同的噪声等级下,通过对本文处理方法的抗噪能力的分析,确定了本文处理方法的有效性。以定位误差和原始信号与重构信号之间信噪比差值为依据,确定了分裂增广拉格朗日收缩算法中的惩罚因子的最佳值;论证了稀疏求解过程中解的存在性与唯一性。本文所提方法成功应用于焊缝缺陷导波信号的处理之中,实现了缺陷定位和缺陷特征信息获取,为不同类型缺陷的识别奠定了基础。（3）提出了基于Fisher线性判别分析模型的焊缝特征导波缺陷回波分类识别方法,实现了不同类型焊缝缺陷的分类。在导波信号稀疏特征提取的基础之上,根据信号熵值、离散系数、裕度因子、偏度系数以及峰度系数5个无量纲参量,并结合缺陷信号稀疏求解系数的稀疏分量建立相应的缺陷信号的特征集合,将其输入Fisher线性判别分析模型,实现不同类型缺陷的识别,并结合交叉验证法对模型的性能进行评估。本文在稀疏表示框架之下对导波信号稀疏特征提取进行研究,提出了基于剪切波特性融合的过完备原子字典的构造方法,并在稀疏特征提取的基础上对不同类型的焊缝缺陷分类识别,这对焊缝结构的健康检测和早期维护具有重要意义。