超声导波检测技术因其具有检测距离远,范围广等优点,非常适用于长距离管线检测中。然而,超声导波在传播过程中存在频散、衰减、模态转换等现象,加之环境噪声的影响,在进行小缺陷检测时,因缺陷回波十分微弱极有可能被淹没在噪声中,造成漏检风险。为了提高小缺陷的检测灵敏度,基于混沌系统的参数敏感性与噪声免疫性,提出了一种基于Poincare截面突变特性的弱导波信号检测方法。首先,分析了Duffing系统的倍周期演化过程与抗噪声干扰能力,为构造检测系统提供了理论依据;然后,通过分析分岔图与Poincare截面,快速获取混沌阈值,并以此构造了检测系统;随后,深入分析了噪声对Poincare截面的影响规律。最后,开展了管道小缺陷的实验研究,截取小缺陷回波信号,并将其输入到检测模型中,通过庞加莱截面的突变特性,成功的实现了小缺陷识别。为了对缺陷进行定位和评估,提出了一种快速的二分法被用来进行缺陷定位,并利用间歇性混沌特性,通过在Poincare截面上构造胞空间,计算出Poincare截面上相点所占胞元数定义为损伤指标,实验表明,该损伤指标在一定范围内与损伤程度具有简单的线性关系。为了进一步精确的识别缺陷大小,提出了一种基于Poincare截面突变特性的弱导波幅值检测方法,详细讨论了周期数对该方法检测结果的影响,并利用数值仿真对理论推导进行了验证,研究结果表明当导波周期数n≤30时,幅值识别结果为A,当周期数n＞150时,幅值识别结果为2A,其中A为导波信号幅值。最后,对含缺陷管道中的超声导波进行了幅值检测,并构建了反射系数,结果表明,实验测得的反射系数与理论值有很高的对应精度,这说明基于反射系数的缺陷定量评估方法具有很高的检测精度。由于该方法适用于任何超声导波垂直入射的波导结构中的缺陷检测,因此具有很高的普适性,具有一定的工程应用价值。