工业制造过程中大量使用板材结构,焊接是板材连接的主要手段之一,在焊接过程中不可避免地会存在缺陷,焊缝中的缺陷直接影响着板材结构的安全性和承载能力。对板材焊缝缺陷实施有效检测与成像是焊缝质量的重要保障手段。超声阵列检测与成像技术在板材焊缝缺陷检测中被广泛使用,但随着阵元数目的增加,传统采用独立阵元信号接收与处理电路方式使检测系统复杂度和规模也随之上升。超声全聚焦（Total Focus Method,TFM）成像方法是检测结果可视化手段之一,具有成像效果好和成像区域灵活的特点,但存在处理数据量大和成像速度慢等问题。为此,论文开展多通道超声检测信号模拟端正交合成方法研究,在此基础上将合成信号数字化,借助现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）强大的数据处理性能,在数字端实现信号的解调与参数估计,并通过FPGA实现全聚焦成像。以达到减少模拟信号处理通道数和提高全聚焦成像速度的目的,为板材焊缝缺陷检测与评估提供参考和借鉴。论文主要研究工作和结论如下:（1）首先分析了国内外板材焊缝缺陷超声检测研究现状、多通道超声信号复用技术研究现状,以及超声阵列成像方法及其优缺点,在此基础上,确定了论文研究的整体思路和方案。（2）分析了常见的板材焊缝缺陷种类、产生原因及超声阵列检测原理,并分析了采用全矩阵数据的全聚焦成像算法基本原理和流程,为全聚焦成像算法FPGA实现奠定理论基础。（3）在分析了现有信号时分复用和频分复用技术特点的基础上,结合超声回波信号特点,提出了多阵元超声信号正交合成方法,并从理论上推导了超声阵列信号的正交合成的原理及过程,通过仿真试验验证了提出的正交合成方法的性能。（4）设计并制作了正交合成电路系统,该系统主要包括信号产生与激励升压电路、调制信号产生电路、预处理电路、乘法电路和加法电路,并分析了电路功能和特性。（5）在FPGA上实现了正交信号的解调,并验证了其性能。然后在FPGA上编程实现了缺陷的全聚集成像。（6）搭建了基于正交合成的超声阵列板材焊缝缺陷检测与成像系统试验平台,并对板材焊缝缺陷试块进行了超声检测试验,试验中对四路超声阵列信号进行了正交合成与解调,从解调信号中估计了各通道回波信号的幅值和时延参数,其中幅值相对误差最大为5.743%,时延相对误差最大为0.359%,实现了四路信号共用单路模拟通道的目的。然后在试验中对板材焊缝缺陷进行了全聚焦成像,有效检测出五种典型缺陷,相比Matlab运行TFM算法,由FPGA运行的成像速度平均提高13.9倍。