科技的发展对焊接构件的残余应力的无损在役检测提出了越来越高的要求,由此推动了应力检测技术的飞速发展。小孔法、切槽法、X射线法、磁噪声法、光弹性法等一大批残余应力测量方法被研究出来并运用于工程实际中。相较于其他方法,超声波应力测量法具有检测速度快、准确性高、操作方便、环保无污染等优点,因此被公认为是最有前途的应力无损检测手段之一。本文介绍了超声波的有关特性和临界折射纵波(LCR波)的产生机理,对声弹性理论进行了研究,经过对应力——声速相关公式的简化推导得到了工程实践中运用的超声波测量焊接残余应力的计算公式,同时对公式中的声弹性系数作了标定。在此基础上,本文设计了超声波应力测量系统的硬件电路和软件程序,详细介绍了整个系统的工作流程和总体结构。对电路中的超声波激发模块、回波预处理模块、计时测量模块等的原理和参数作了明确说明,并对其所能实现的功能进行了测试。同时还详细介绍了高精度时间数字芯片——TDC-GP1的内部结构、测量原理、工作模式等相关信息。本文利用设计出的焊接残余应力检测系统分别对LCR波在有/无应力的铝合金试件中的传播时间进行了实验测量,通过推导出的公式计算出了铝合金试件的焊接残余应力并得出了其分布趋势。