合成孔径超声成像作为一种超声后处理方法,能够将小孔径成像合成为大孔径成像,通过逐点聚焦的方法,减小图像分辨率对成像位置和深度的限制。与传统超声成像技术相比,合成孔径超声成像技术可显著提高成像质量。本文首先介绍了超声成像设备中最重要的器件—超声换能器的相关知识,并根据波动方程给出了不同形状换能器的单频连续波声场与脉冲激励声场的计算模型,采用Field II对空间冲激响应的辐射声场进行了仿真,并搭建了声场测量实验系统对仿真结果进行验证。其次,介绍了传统延时叠加波束形成算法的基本理论,全面分析了相位控制精度以及幅值变迹、动态聚焦等对于成像质量的影响。并深入介绍了合成孔径成像算法原理和波束扫描控制技术,采用Field II对一些常用的合成孔径成像方法进行了成像仿真对比。再次,对自适应波束形成算法进行了深入分析,提出了一种前后向空间平滑相干因数加权的波束合成算法,该算法是将由前后向空间平滑波束形成算法得到的输出取代相干系数中相干部分的能量和,得到加权系数,然后采用该系数加权前后向空间平滑波束形成的结果。并引入了平面波相干合成成像技术,将该算法运用到了多角度相干合成的平面波成像中,进一步在提高成像质量的同时,还减少了成像所用的时间。仿真验证了相对目前常用的几种自适应波束合成算法,采用前后向空间平滑相干因数加权的波束合成算法的优越性,采用了基于平面波发射的前后向空间平滑相干因数加权的波束合成的合成发射孔径点目标成像,同时还仿真分析了平面波相干合成成像中不同数量相干合成对所产生的成像质量的影响。最后,采用基于FPGA开放式超声平台,以钨丝为成像对象,模拟了延时叠加波束合成的多阵元合成孔径聚焦点目标成像,验证了加窗函数变迹相对于均匀变迹来说,可以提高成像的质量。