复合材料因其耐腐蚀、抗疲劳、易于整体成型等特点,在航空航天、交通、汽车制造等领域已获得大量应用。碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastics,CFRP)作为航空航天领域技术最成熟、应用最广泛的复合材料之一,其优越性能使其逐渐成为主要承力结构的首选材料。然而,在CFRP的制作、服役和维护过程中,受其制作工艺和外界因素影响其内部会产生损伤,并影响结构的完整性和使用寿命。低速冲击损伤作为复合材料层板中的常见缺陷,目视检查并不明显,但此类损伤会对结构的强度、力学性能产生较大影响,使在役构件产生安全隐患。因此,研究如何快速、高灵敏度的对复合材料层板结构进行高效的无损检测与评价一直受到关注。本研究主要开展CFRP层板的振动声调制检测技术研究,探索如何快速、有效的识别并评价碳纤维复合材料中的冲击损伤。本文首先介绍了非线性超声的基本原理,分析了非线性超声中不同非线性效应的来源,从各向同性结构的一维波动方程出发,推导了非线性超声波动方程及其近似解,并进一步推导出结构中存在损伤时非线性波动方程解的表达式。基于现有的振动声调制模型,定义了评估损伤程度的调制系数MI(Modulation Index)。其次,建立碳纤维复合材料层板三维有限元模型,分析复合材料层板各阶固有频率及振型。通过实验分析了低频振动信号与高频超声信号的频率与幅值对振动声调制检测实验结果的影响,优化选取了实验参数。将复Morlet小波簇包络解调方法应用到振动声调制实验信号的处理中,构建具有带通滤波特性的复Morlet小波簇,将传统机械故障诊断包络解调方法的滤波与解调环节合二为一,实现了滤波解调的一体化。通过分析复Morlet小波簇包络解调原理及验证性仿真实验定义了解调系数DI(Demodulation Index),实验结果表明使用解调系数DI能减小计算量并实现数据的快速分析。在以上数值模拟和实验研究基础上,开展了碳纤维复合材料低速冲击损伤缺陷的振动声调制检测实验研究。使用动力响应试验得到碳纤维复合材料层板的固有频率与振型,确定了振动声调制检测实验的基本参数,选取相应的低频振动与高频超声频率并对含13.9J、7.09J冲击损伤试样及参考试样进行检测。分析了低频激励电压变化对调制效应的影响,分别使用应用数理统计和复Morlet小波簇包络解调方法对调制系数与解调系数随低频激励电压的增长变化进行了分析。实验结果表明,振动声调制检测时对构件的振型选择很关键,当低频激励电压较大时且振型选择合理时,损伤试样的调制系数和解调系数均随低频激励电压的增大而迅速增长,能有效的识别参考试样与缺陷试样。在振动声调制检测技术评价中,调制系数随低频激励电压的增长呈近似线性增长,适用于定量评价。调制系数的线性度优于解调系数,但解调系数的求解速度优于调制系数,可快速的判断层板中是否存在损伤。