超声相控阵成像技术具有波束控制灵活、检测范围大、检测结果直观等特点,在工业无损检测领域具有广泛地应用。本文旨在研究超声相控阵声场与波束形成算法,在此基础上研制一台64通道超声相控阵检测系统。主要的工作如下:1.研究了超声相控阵基本原理、扫查方式。研究了单个矩形换能器和线性换能器阵列的声场计算方法,分析了延时精度对合成波束的误差旁瓣、偏转和聚焦精度的影响。2.研究了超声波束形成算法,基于数字波束形成技术研究了高精度延时的实现算法,包括基于分数时延滤波器和基于相位旋转的波束形成算法。3.研究了超声编码激励技术,分析了编码激励系统的性能指标。研究了常用的二进制编码序列,提出了编码激励的发射波形设计方法。4.提出了基于频域信道估计的超声信号检测算法,通过类比无线通信中的多径信道理论,在传统超声编码激励的基础上采用带循环前缀的Zadoff-Chu序列通过频域处理实现理想的脉冲压缩效果。5.设计了64通道超声相控阵检测成像系统,基于模块化的设计方案,完成了信号发射板、信号接收和处理板、系统控制板等板卡的硬件设计。在硬件平台的基础上,完成了超声发射波束形成、多通道高速LVDS信号接收、动态聚焦与接收波束形成、系统控制、总线传输等模块的FPGA设计。