无损检测是保障工业生产安全性的重要手段,在众多无损检测技术中超声检测由于探测深度大、灵敏度高、成本低、对人体无害等优点成为应用最广泛的手段之一。本文针对衍射时差法超声检测技术进行研究,深入研究其检测原理与应用需求,完成硬件电路与控制代码设计,并开发测试软件对设计结果进行测试分析。本文主要工作包括如下几个方面:首先,对衍射时差法超声检测的基本原理、探头特征和检测方法等进行深入研究;探讨利用回波信号特征进行缺陷尺寸及深度定量的计算方法;阐述超声TOFD检测的扫查与成像方式,并列举超声TOFD检测存在的局限性。其次,介绍超声TOFD检测系统的基本结构,并依据超声无损检测行业标准提出检测模块的整体设计方案。依次完成硬件电路的芯片选型和原理图设计,并结合信号完整性与电源完整性概念及仿真方法完成电路板的设计。在硬件电路设计完成的基础上,对核心控制器件FPGA的逻辑设计进行功能模块划分,阐明各功能模块的作用,并详细介绍了USB通信、流程控制和数字滤波器三个模块的具体实现方案与设计过程。最后,开发测试软件对检测模块进行性能指标测试,测试内容包括USB通信速率及稳定性测试和多项电气性能指标测试。详述各指标的测试过程与评价方法,测试完成后对性能不理想的指标进行分析,并提出可行的改进方案。测试结果显示本文所设计的超声TOFD检测模块性能达到行业标准,具备一定的科研及应用价值。