随着电子、机械等行业朝着精密化、集成化方向不断发展,对这些产品的可靠性的要求也越来越高。超声显微检测技术是一种重要的无损检测手段也越来越受到人们的重视。因此,研制出一套能够对微小件内部结构进行无损检测的高频超声显微系统就显得非常重要。本文基于对高频超声显微系统分辨力和不确定度的技术要求,搭建了一套高频超声显微硬件系统,它包括运动控制卡、步进电机、精密三轴运动平台、高频聚焦换能器、高频窄脉冲信号发生器、放大器和高频数据采集卡等。通过计算机控制各个硬件模块相互通讯,利用PMAC卡同步触发和高频数据采集卡的实时采集实时储存功能,实现了对整个C扫过程精度和速度控制。介绍了高频聚焦超声换能器的构成,提出了采用透镜聚焦的高频超声换能器的透镜参数设计方法,为了更为方面的区分带透镜换能器的回波信号,提出了带透镜高频超声换能器界面回波的时空图分析方法,并利用回波的时空图分析方法对本实验室自主设计的3个带透镜高频超声换能器进行了回波信号分析和时频特性实验。通过设计实验,研究了高频超声波在水中传播的衰减功率,得出了超声波在水中传播衰减与频率的关系。基于硬件系统设计了一套高频超声显微检测软件系统。主要包括数据采集模块、运动控制模块、显微扫查成像模块和尺寸测量模块。实现了对运动轴的精准运动控制和对同步信号的触发;对数据采集卡数据采集和传输的控制;多种扫查方式和成像方法的C扫图像的绘制;基于A扫信号的厚度测量功能。利用已完成的硬件和软件系统进行A扫和C扫实验,利用横向和纵向尺寸测量实验得到的数据结果进行系统的横向和纵向尺寸测量的不确定度分析,对硅片内部结构进行扫查成像实验,验证本系统的实际应用能力。