管道运输是油气运输的一种常用方法,具有成本低、运输量大和安全可靠等优点。但随着管道的普及与发展,定期检测和维护在役管道变得越来越重要。管道缺陷超声内检测方法是一种重要的无损检测技术,可实现管道缺陷的在役检测。但目前管道缺陷超声内检测数据量大,很难实现信号的存储与在线处理。本文采用次奈奎斯特采样方法对超声信号进行采样与重构,旨在减少采集数据的情况下重构原信号。论文在描述奈奎斯特采样理论的基础上,详述了周期非均匀采样理论和小波采样理论可突破奈奎斯特采样频率限制的原理。分析了这两种次奈奎斯特采样方法在超声信号采集与重构过程中降低采样数据量的效果,并分别对仿真超声回波信号和实测超声回波信号进行采集与重构实验。通过对比信号的相对重构误差和峰值时延误差等参数,验证了这两种方法在管道缺陷超声回波信号采集中的有效性。实验结果表明,在超声回波信号的采集中,小波压缩采样方法的压缩效果要优于周期非均匀压缩采样。周期非均匀采样方法和小波采样方法虽然可以实现超声信号的次奈奎斯特采样,但压缩效果都不够理想。为了进一步提高采样过程中的压缩比,论文根据压缩采样理论和超声回波信号的特点,通过基于模拟信息转换器(Analog-to-Information Convertor,AIC)的压缩采样原理,对管道缺陷超声信号进行采集与重构,分析了超声信号在AIC构架下的采集和重构效果,提高了压缩采样比。结合已有的调制宽带转换器(Modulated Wideband Converter,MWC)压缩采样理论和超声回波信号的特点,提出了适用于超声回波信号采集的调制单频带多通道转换(Modulated Single-band Multi-channel Converter,MSMC)压缩采样框架,对比了不同压缩比下超声信号的重构效果,验证了噪声环境下超声回波信号的重构性能。针对重构信号中的噪声,采用小波去噪的方法提高信号的重构效果。从文中描述的两种压缩采样方法在超声回波信号的采集与重构过程的实验结果可以看出,相比基于AIC构架的压缩采样方法,该方法可以获得更高的压缩比和更好的重构效果。