脉冲太赫兹波无损检测技术具有非接触性、精度高、对于非极性材料穿透性好等优点,在生物医学、通信和国防等领域有着广泛应用,但在船舶涂层结构的应用研究正刚刚起步。目前尚无关于太赫兹波在船舶涂层中传播特性的研究与系统探讨船舶涂层太赫兹无损检测机理。此外,传统的太赫兹检测信号处理方法用于多层结构分析时存在精度较低的问题,无法检测分辨喷涂早期的薄厚度涂层,对涂层隐藏缺陷的检测可靠性也不高,不能较好满足工业实际应用的需求。本论文深入研究太赫兹波在船舶多层涂层的传播机理以及太赫兹检测信号的处理分析,主要体现在以下几个方面:基于时域有限差分法建立了太赫兹波在船舶多层涂层的脉冲检测模型,研究太赫兹波在船舶涂层的传播过程和与涂层结构的相互作用。进行了船舶吃水线以下的多层有机涂层无缺陷和含缺陷情况的仿真研究。对各层涂层厚度进行定量分析,并对涂层中存在的气孔、剥离、涂层氧化物等缺陷进行诊断分析。在模拟研究的基础上,同时搭建了反射式脉冲太赫兹波成像系统,对预制的无缺陷和含缺陷涂层样品进行实验检测研究。结果表明,按照太赫兹波在船舶多层涂层的传播模型得到的仿真结果与实验结果能够较好吻合,说明了有限时域差分模型能够为基于太赫兹脉冲成像的船舶防护涂层系统的无损检测和评估提供理论支撑。鉴于传统频域反卷积方法常导致信号有用信息丢失进而影响涂层结构检测精度的问题,采用太赫兹信号经过平稳小波分解后的细节系数进行涂层结构分析。在对仿真信号和实验数据进行涂层厚度计算时,计算与实际涂层厚度值的相对误差,检测精度大大高于采用反卷积方法的结果,提供了一种测量船舶多层涂层厚度的检测方法。针对太赫兹检测介质的深度分辨率受限于太赫兹在介质中脉冲相干长度的一半的问题,提出基于神经网络分析的混合信号处理方法并研究最优神经网络结构。对防污涂层与防腐涂层的建模预测分析中,该方法的预测精度比目前喷涂生产采用的多元回归分析的结果高得多,有效突破了太赫兹检测涂层的深度检测局限。采用希尔伯特变换-小波模极值结合的方法分析涂层隐藏缺陷的太赫兹检测信号,利用信号奇异点与小波模极值的关系削弱噪声的影响,凸显信号中早期缺陷形成的微弱特征。结合信号中缺陷反射峰强度、反射峰位置和缺陷形成原因能够诊断涂层中不同类型的结构缺陷,提高缺陷检测的可靠性,有利于提供及时有效的维护措施。本文的研究对于太赫兹无损检测技术在涂装生产质量监控和涂层使用过程的性能监测具有重要意义,对于推进脉冲太赫兹检测船舶涂层从实验研究阶段转化为工程实际应用具有较好的理论价值。