超声波以其穿透能力强，方向性好，易于获得较集中的声能，对检测物质及人体都没有伤害等特性，广泛应用于工业，农业，医学，军事等领域。随着现代电子技术以及现代信号处理理论的发展，利用超声波结合电子技术，现代信号处理技术精确检测各种物理量得到了进一步的发展，不断的拓宽超声应用领域及应用深度。从应用目的来看，超声应用可分为功率超声及检测超声，本文对高精度、智能化的检测超声技术进行了一定的研究与探索，详细介绍了一种基于Altera公司的高端FPGA芯片Stratix EP2S180的检测超声系统的设计原理及硬件实现。本文首先介绍了检测超声和功率超声在各个领域的应用概况以及检测超声的国内外研究现状，课题的研究背景及意义。接着对检测超声的关键技术之一——超声波渡越时间的精确测量进行了研究。提出了一种基于全数字锁相环对超声接收信号进行锁相，进而求出超声收发信号相位差，从而精确求出超声波的渡越时间的方法。在SIMULINK环境中构建系统模型并进行仿真验证，仿真结果表明，系统主要性能指标均达到了设计要求，对超声波渡越时间的测量具有较高的精度和可靠性。论文的第三章给出了整个系统的总体方案描述，并在此基础上设计了各个模块具体的硬件电路，详细介绍了超声波发射驱动电路，接收调理电路，FPGA平台以及超声波开发板的电源电路设计。第四章则详细的介绍了系统的FPGA实现平台Quart us II和各个组成部分的软件设计流程及FPGA实现。论文设计的检测超声系统利用全数字锁相环对超声接收信号进行锁相处理，采用相位差方法测量超声波渡越时间，具有较高的精度。整个系统基于FPGA进行设计，提高了系统的信号处理能力。最后介绍了基于FPGA的超声检测系统应用——微量气体浓度检测。阐述了气体浓度与超声波声速、温度的关系，在Matlab平台仿真验证了系统的可行性及合理性，实验表明，利用论文设计的检测超声系统测量微量气体浓度有较高的精度。文章最后分析了系统存在不足的地方及进一步改进的意见。