超声无损检测是无损检测领域的重要方法之一。近年来,超声无损检测技术的应用范围愈发广泛,为了满足市场对超声检测仪器的多样化需求,论文设计了一套超声检测系统的模块化方案,完成了各模块的电路设计、PCB设计以及FPGA数字逻辑开发,并编写了上位机测试软件,对设计结果进行测试分析。论文的主要工作如下:根据脉冲反射式数字超声无损检测系统的结构特点以及系统设计目标,使用面向设计角度的模块划分方法,将系统硬件划分为十通道超声采集板、嵌入式板等多个子系统,进一步划分为若干模块。完成了十通道超声采集板中模拟前端电路模块、USB通信模块、发射接收电路模块等的电路设计,完成了嵌入式板中核心板的选型及外设接口的设计。依据信号完整性和电源完整性理论,对PCB中HDMI高速数字接口和FPGA内核电源网络进行仿真分析。HDMI接口输出1920×1080@60Hz视频时,输出接口处信号眼图满足规范标准;FPGA内核电源网络在1KHz至70MHz频率范围内阻抗低于50m Ohm。在硬件电路模块划分方案基础上,对FPGA数字逻辑进行模块划分,设计并实现了包括流程控制和USB通信在内的各个FPGA程序模块。经过时序分析和优化,USB通信模块最高可运行在148MHz时钟频率下。编写了上位机测试软件,对系统的部分电气性能、通信接口性能等进行测试。测试结果表明,系统的发射脉冲重复频率、发射脉冲电压、发射脉冲反冲、放大器频率响应、等效输入噪声、净增益等电气性能达到行业标准,USB3.0接口通信速率最高可达142MB/s。