数字全息术源于传统激光全息术，采用光敏电子成像器件代替传统全息记录材料，使得记录全息图所需曝光时间大幅度缩短，随着光敏电子成像器件的规模化生产和数字图像处理技术的发展，数字全息术显示了蓬勃的生命力。双曝光激光全息检测技术可以很好地应用于检测分层结构的次表面缺陷，但是由于传统激光全息的记录再现过程比较繁琐，使得检测效率不高。本文结合数字全息术实时性的优点，开展了双曝光数字全息检测技术的研究。首先，对数字全息的记录光路、记录条件、再现算法、再现像质提高等方面进行了理论研究，确定本文所使用的记录光路为离轴菲涅尔数字全息记录光路，再现算法为菲涅尔算法。然后，对离轴数字全息的记录条件进行了实验探究，获得了最优记录条件，并通过一种综合滤波的方法对再现像进行处理，提高了再现像的质量。接着，采用双曝光离轴数字全息技术对圆盘试样的微小离面位移进行测量，分析了双曝光干涉条纹同离面位移的定量关系，验证了该技术应用于实际检测的可行性。最后，分别对固体火箭发动机包覆药柱人工试样和油路密封圈进行了缺陷检测，检测精度达到了2mm。