為了研究低頻超聲導波在鋼花管中的傳播特性，現將針對孔數的增加對超聲導波檢測效果的影響進行試驗研究。試樣為4.2m長的鋼管，初始時鋼管上無孔。然后在管體上從距傳感器1m的位置處依次打孔，孔的尺寸和位置如圖3所示。激勵和接收的低頻縱向超聲導波同樣為頻率30kHz的L(0,2)模態。

                                                             圖1

圖1給出了在0~18ms時間范圍內，孔數分別為0個、10個、20個、30個、40個、50個和60個時接收到的超聲導波信號波形圖。通過圖5中的波形可以看出在0個孔即無孔時，可清晰地接收到11次左右的端面回波；當孔數增加至60個時，依然可以接收到至少6次左右的端面回波。

以接收到的低頻超聲導波信號的第一次端面回波為例，通過統計得到鋼花管中每增加一個孔時該低頻超聲導波信號的第一次端面回波幅值，如圖6所示，孔數范圍為0個~60個。從圖6中可以看出，隨著孔數的增加，該模態的第一次端面回波幅值在1.05V附近波動，且幅度波動較小，說明孔數的增加對該低頻縱向超聲導波模態的第一次端面回波幅值幾乎沒有影響。

需要說明的是，試驗過程中由于采集的數據點比較多，試驗持續時間比較長，在采集部分孔數點的超聲導波波形時，部分數據點第一次端面回波的幅值波動相對較明顯，部分原因是由于儀器重復使用過程中不完全穩定一致所造成的。

同時，也應該注意到隨著孔數的增加，盡管第一次端面回波峰峰值變化不大，但是隨著回波在鋼花管中的多次往返傳播，累積到一定程度時，發現在孔的作用下，超聲導波多次來回反射后端面回波的能量相對于無孔時有所下降，甚至部分端面回波淹沒在噪聲中。如圖5所示，當管道中的孔數達到60個時，只能看到6次較為清晰的端面回波，此時該低頻超聲導波信號在管中已傳播了50.4m，并且從第4次端面回波開始，端面回波的能量有較為明顯的下降，并最終淹沒在噪聲中而無法識別。

進一步研究了鋼花管中孔數對縱向超聲導波傳播速度的影響。將圖5中的第一次端面反射回波波形局部放大，得到圖7，從圖7中可以看出隨著鋼花管管體上孔數的增加，頻率為30kHz的L(0,2)模態的第一次端面回波的波包逐漸后移，即該模態的傳播速度下降，表明鋼花管管體上所分布的孔對超聲導波群速度有一定的影響。

統計得到了鋼花管中不同孔數時頻率為30kHz的L(0,2)模態的試驗群速度值，如圖8所示。并對該組孔數-群速度的試驗數據進行了最小二乘法的線性擬合。從圖8試驗結果中可以看出，頻率為30kHz的L(0,2)模態的群速度隨孔數量的增加呈線性下降趨勢，通過最小二乘法擬合得到群速度隨孔數的變化系數為―0.43(m/s)/個。也就是說，在管體上每增加一個孔，該縱向超聲導波模態在鋼花管中的傳播速度就下降0.43m/s。