许多工程结构，包括建筑物，管道和轨道等，都需要进行定期测试，以防止由于腐蚀，冲击和应变而发生的灾难性故障。大量传播的高频声波(体超声波)被广泛用于结构材料的非侵入性和非破坏性测试。

然而，常规的批量超声波检查是繁琐且耗时的，因为它涉及对结构的逐点评估，这在大型资产中尤其具有挑战性。尽管由诸如板，条，线，管等特征的超声引导是有吸引力的替代方案，但是由于所使用的相对较低的频率，这种“引导超声”受到分辨率的限制。

印度理工学院马德拉斯和内罗毕大学的研究

在应对这一紧迫挑战的突破性研究中，印度理工学院马德拉斯理工学院和内罗毕大学的研究人员使用超材料来改善导波超声对大型结构中缺陷的检测。

该论文是由IIT Madras机械工程系的Prabhu Rajagopal教授及其内罗毕大学的合作者Michael Gatari博士和约翰·比里尔(John Birir)合着的。学位课程。”

研究人员在最近的论文中写道：“这项工作为工业和生物医学的远程检查提供了很大的希望。” 借助这些知识，团队正在将概念扩展到检测不同大小和几何形状的缺陷。

超声波扫描在医学诊断中的作用

IIT Madras机械工程系的Prabhu Rajagopal教授在详细介绍这项研究时说：“在医学诊断中使用超声波扫描是众所周知的，并且结构监测的原理仍然相同。”

此外，Prabhu Rajagopal教授还说：“在传统的基于超声波的大量超声测试中，声波垂直于物品被发送到样品中，例如管道或立柱，并且探测器计算出发射和接收之间的时间间隔。传输或反射的声波。如果物体没有缺陷，则声波将以均匀的速度传播，但是缺陷会阻止或偏转声波，从而导致接收延迟。”

常规的基于超声波的测试必须在测试材料的多个区域进行，因此，麻烦的是将其用于大型物体，例如火车轨道，输油管道和高层建筑的加固结构等。

导波测试技术(GWT)

这就是导波测试(GWT)的帮助。在GWT中，声波沿着结构的长度发送，而不是进入结构。这允许波传播很长的距离。由于衍射限制，GWT的分辨率比传统的基于超声的测试差。

因此，导波只是一种远程筛选工具，必须与分辨率更高的测试工具一起使用，以精确检测缺陷。

什么是超材料?

Rajagopal教授及其研究团队使用超材料来提高引导超声波的分辨率。Rajagopal博士解释说：“超材料是具有独特内部微观结构的人造材料，赋予了它们自然界所不具备的性能。

拉贾戈帕尔教授解释说，超材料的组成人工单元可以在形状，大小和原子间相互作用方面进行定制，以表现出不同寻常的特性。

声学超材料可用于操纵声波。研究人员使用了由一系列周期性排列的通道组成的超材料结构。

通过适当选择超材料的通道大小，长度和周期性，可以通过称为FabryPérot共振的过程放大由于缺陷引起的van逝波。

共振是一种现象，在这种情况下，由于超声波与超材料产生的频率之间的频率匹配，导致超声波(在这种情况下为超声波)被放大。