Love波是在表面层的边界经过多次全反射而被收集在表面层中的水平偏振剪切波,在传播过程中携带了大量关于覆层、覆层与基体界面物理参数的信息,具有幅度大、衰减慢、抗干扰性强等优点,特别适合于检测和评价半空间覆层结构质量。Love波可以实现对大型金属构件的快速、大范围无损检测,而且能够实现对地下、水下、覆盖物下以及绝缘层下结构的无损检测。例如,在航空航天和兵器制造业中,通常借助在钢基体表面熔覆几十微米到几毫米的纯铜层来改善钢材的导电、导热性能和表面硬度,同时能够提高钢材的耐蚀性,研究Love波在有覆层的金属板中的传播规律对于检测覆层及覆层与基体界面的粘结质量和提高检测效率有着重要意义。本研究基于半空间中Love波的传播模型,采用Gauss-Newton算法对Love波的频散方程进行数值分析,借助Matlab软件绘制了均匀覆层中Love波频散曲线,讨论层状介质的物理参数(如剪切模量、密度)、覆层厚度以及激励源的工作频率对Love波频散特性的影响。另外,利用同样的方法研究了Love波的波结构曲线,讨论了波结构与波数-厚度积和不同模态之间的内在联系。分析认为,波在波导中传播性质通过频散曲线来体现,频散曲线表征了相速度、群速度与波数-厚度积的关系;而波在传播过程中的能量分布则需要通过波结构来进行表征。深入了解Love波的频散性质与波结构的含义,根据波结构曲线和应力分布曲线来选择合适的模态和频率,对于提高检测灵敏度具有重要意义。根据声波斜入射时在异质界面处的波型转换理论,设计了Love波检测装置,分别利用标称频率为1MHz和2.5MHz,实测频率分别是0.977MHz和2.343MHz的超声波斜探头,在层厚为0.2mm的钢基体铜覆层中激发切应力产生Love波,并对其群速度和相速度值进行实验测定。对测试结果进行回归分析,并与理论分析值进行比较,得出0.977MHz时所测的群速度值、相速度值误差为0.9%和0.36%,2.343MHz时所测的群速度值、相速度值误差为1.9%和0.94%,测试值与理论值符合得较好。另外,比较发现,群速度对频率的依赖性比相速度要大;随频率的增大群速度值减小,频散现象严重,从而降低了Love波检测铜覆层的灵敏度;为保证检测结果具有较高的灵敏度,实验中应当尽量选择较低的频率。本研究为层状工程材料(如爆炸成型、涂覆、电镀等)的Love波无损检测与评价提供了理论依据。