超声波无损检测技术广泛应用于铁路、石油化工、机械制造、航空航天和医学领域,而超声波是一种不可见的波,其在固体内的传播规律主要靠换能器在固体表面接收到的回波信号来推断,因此实现超声波传播的可视化,并用来研究超声波的传播和散射规律,可以为超声波无损检测技术的应用提供实验依据。本文首先利用ANSYS软件对超声纵波在不同缺陷模型中的传播和散射行为进行了有限元仿真,然后设计动态光弹实验装置获得超声纵波在同尺寸、同缺陷的透明固体中的传播图像,并与仿真结果基本一致,从而为有限元仿真研究超声波在不透明、复杂缺陷固体中的传播规律提供实验依据。在可视化实验部分,本文成功设计了由超声发射模块、声光延时模块、脉冲放大模块和光路系统模块组成的动态光弹实验装置。利用超声发射模块获得超声纵波的同步信号,通过Verilog语言编程控制声光延时模块实现同步信号延时,进而触发脉冲放大模块产生大电流、窄脉宽的矩形波信号,用以驱动光路系统模块中的LED光源,最终使超声纵波传播过程中引起的应力大小的变化转变成光强的变化,并在光弹图像上以明暗条纹的形式表现出来。并将获得的光弹图像与仿真结果进行对比研究,通过分析超声纵波传播和散射过程中出现的波型转换、爬波、掠入射和尖角散射现象,发现仿真结果与实验结果基本一致。本文同时也对未来研究做了展望,未来可以配合图像处理技术对超声波的传播和散射进行更加深入的定量研究。