随着社会的发展和工业生产的需要,超声无损检测设备被广泛应用于工业管道、铁路、航天航空等领域。一种基于超声相控阵检测的全聚焦成像算法相比于传统相控阵具有更高的聚焦精度,更强的缺陷表征能力,被称为“黄金法则”。然而这种全矩阵采集数据再进行后处理的算法需要的数据量和计算量巨大,难以实现实时成像,满足工业现场应用的需求。因此,需要开展针对实时全聚焦方法的研究。本文基于硬件平台的并行特性和全聚焦索引算法,重点对用硬件加速平台实现全聚焦实时成像做了相关研究,设计了基于X86+FPGA架构的超声相控阵实时全聚焦系统。论文基于全聚焦算法的原理和并行特点,采用了数据索引法来实现全聚焦成像。分析了系统的设计需求,结合FPGA操作的并行性,提出了 X86+FPGA的硬件架构作为超声相控阵实时全聚焦系统的总体设计方案。论文详细论述了以X86模块为核心板,底板FPGA芯片为计算核心的相控阵实时全聚焦系统的硬件电路原理图设计,包括底板DDR3存储电路设计、QSPI flash电路设计、AD9681数据采集电路设计、USB接口电路设计、以及LCD显示电路设计,搭建了相控阵实时全聚焦系统实验电路板。该系统主要计算都在FPGA中实现,系统的整体性能及运算效率只与FPGA有关,论文针对FPGA中的主状态机程序进行了详细的设计说明,包括高速采集芯片AD9681的工作原理和配置方法,高速数据传输XDMA模块和AXI总线设计原理,数据处理索引叠加算法和正交相位检波算法的设计。并且通过软件的逻辑分析功能捕捉芯片内部信号,测试分析了波形数据,验证了程序功能的正确性。为验证所设计的相控阵实时全聚焦系统的工作性能,本文将所设计的系统与超声探头集成,对刻伤试块进行了检测,并将测试结果与常规超声相控阵的检测结果进行比对分析,结果表明设计的相控阵实时全聚焦系统比常规超声相控阵具有更好的检测能力和缺陷表征能力,并且通过硬件加速的算法成像时间约为8.52ms,可以满足工业实时成像的需求,功能和性能达到了预期目标。