相控阵超声通过设置不同的延时法则,可合成不同波束进行缺陷成像检测,具有扫查范围大,检测精度高等特点,是最具应用前景的超声无损检测技术之一。随着硬件技术的发展,相控阵超声检测系统得到了飞速发展,但相关信号后处理技术的发展较为缓慢,使得相控阵检测信号未获得有效地运用。其中主要的原因是缺乏有效的相控阵传感器合成波束及传播模型,对相控阵超声与缺陷的交互作用认识不足。针对以上问题,本文建立了相控阵超声检测的合成波束及其传播模型,利用有限元仿真对比研究了不同相控阵超声波束与典型缺陷交互作用的散射场分布规律,并分析了缺陷散射特性对相控阵超声成像检测的影响,以及缺陷散射特性对相控阵超声检测工艺制定的意义。在充分研究相控阵超声与缺陷交互作用的基础上,通过有限元仿真全阵列采集(FMC)过程,获取相控阵超声检测缺陷的全矩阵数据,根据全聚焦成像(TFM)原理设计了相控阵超声全聚焦成像软件,对两种典型缺陷进行了TFM成像,并分析了不同缺陷的TFM成像效果及缺陷散射特性对TFM成像的影响。以TFM成像为基础,从全矩阵数据中提取出缺陷的部分散射系数矩阵,对比研究了不同缺陷的部分散射系数矩阵图,提出了基于部分散射信息的缺陷识别方法,并对比分析了部分散射系数矩阵和全散射系数矩阵的关系。最后,通过实验验证了不同缺陷的相控阵超声全聚焦成像效果。