在工业无损检测和材料特征评价中广泛使用的传统超声检测技术是利用声波的线性弹性响应，判定依据是信号在时间和幅值上的改变；非线性超声检测技术主要是观测材料的非线性声学响应，判定依据是信号在频率上的改变。

传统线性超声检测技术利用的是声波传播过程中遇到缺陷时波的反射、散射和对超声能量吸收等线性特征进行缺陷检测和评价，对与被检测介质具有明显的声阻抗差别的、大的(与波长相比)体积型缺陷和具有开放式裂纹的缺陷敏感，能够解决常规问题。随着材料科学的发展，工程实践中对检测技术的要求不断提高，微裂纹/微缺陷的检测、复杂形状零件的检测、大型结构远端的检测、复合材料结构的检测、粘接质量的检测和对材料力学性能的无损评价等需求不断出现。传统超声检测技术受原理所限，对上述某些缺陷不可检或不敏感，应用非线性超声检测技术是一种解决上述检测问题的途径。线性超声检测技术和非线性超声检测技术的区别在于接收到的声学信号的频率与输入信号不同，本质上反映的是由裂纹、界面和不均匀等造成的介质内不连续与有限幅度超声波相互作用的结果。在有限幅度超声波的作用下，波动方程中的耦合项(即非线性项)造成了声波波形的畸变，在频域上能够观测到不同频率的能量成分。随着研究的不断深入，除高次谐波外，次谐波，波束混叠和谐振频率改变等非线性效应也被研究人员观测到，并发展了新的研究理论和检测方法与技术。

从20 世纪60 年代开始，就有研究人员利用声学非线性效应对材料性能进行无损评价[6]。对均质材料，通过测量输出信号相对于输入信号频率的改变，反映材料内部发生的变化，并对力学性能做出评价，是经典非线性效应的一种应用。近年来的研究主要侧重于对由材料微观或宏观上的缺陷产生的反常的非线性响应的检测，称为非经典的非线性效应。

任何基于非线性超声检测技术的无损评价方法都必须能够区分出被测材料本身引起的非线性声学效应和缺陷引起的非线性声学效应；只有能够找出这种区别，这种方法才能用来检测或描述缺陷。当超声波在材料中传播时，可能出现多种非线性声学响应现象，将它们应用于超声非线性检测和评价中，则对应着多种不同的检测方法和检测特征参数。因此，基于不同的非线性声学现象采用不同的非线性声学检测方法：谐波的产生主要采用有限幅度方法(也称为二次/三次谐波法)；波束混叠现象主要采用两列波调制的双频谱分析方法进行观察和检测等。本文将从谐波的产生、波束混叠、次谐波的出现以及谐振频率的改变等方面综述超声非线性技术。

观测谐波产生通常使用的是有限幅度法。有限幅度法使用连续脉冲串激励较大振幅超声波，使材料内部不连续处受迫振动，这种机制称为“拍手”效应或“呼吸”效应。随着声波在不连续区域的传播，该区域随声波周期“闭合”或“张开”，加剧时域波形畸变，频域表现为出现谐波，产生非线性响应。典型的应用包括使用纵波有限幅度法、表面波有限幅度法以及Lamb 波有限幅度法对闭合裂纹、界面脱粘、复合材料分层以及如疲劳等力学性能的退化进行检测。使用有限幅度法观测弹性波与接触界面相互作用的非线性特征，也常被称为接触声非线性。（待续）