超声检测方法广泛应用于管、球的自动无损检测,随着产品质量要求的提升,需要提高检测的精度。为此,研究表面粗糙度对超声探伤精度的影响,解决高精度检测的工艺难点和不足,具有重要的理论和应用价值。首先系统研究了随机粗糙表面不同特征参数对回波信号的影响,揭示出随机粗糙表面微观轮廓的均方根偏差增大与缺陷回波幅值减小之间的关系。以平底孔作为分层缺陷的检测标准,建立了表面粗糙度修正的平底孔超声检测模型,揭示了不同粗糙度下缺陷检测回波信号幅值和信噪比变化规律,提出了不同粗糙表面对应分层缺陷超声检测精度的评价方法。通过建立两种粗糙度修正的背对层面和正对层面裂纹超声检测模型,获得了考虑层面粗糙度的固-液界面声波反射、透射系数,提出了表层裂纹缺陷超声检测精度的准确评价方法。分析表明,声波在裂纹处的能量及回波信号幅值随粗糙度增大明显减弱,但背景噪声只略微增大;正对层面粗糙度对裂纹回波信号幅值的影响比背对层面大;当微观轮廓均方根偏差小于15μm时,两个层面对裂纹回波信号幅值的影响均较小。针对上述研究结论,提出了一种基于小波变换的粗糙表面微裂纹超声信号处理方法。为了解决高精度超声检测的工程难点,系统研究了下列关键工艺与技术:钢管曲率半径对水浸超声检测的影响、周向微裂纹检测灵敏度分析、检测探头阵列布置方法、扫描路径规划、探头多级随动跟踪系统等。对具有典型表面状况的热轧钢管、冷拔钢管、冲压钢筒,根据不同粗糙表面下多种缺陷超声检测灵敏度要求,结合考虑表面粗糙度的超声探伤信号处理方法,开发了多套高精度超声检测系统。针对轴承钢球内外部微细缺陷,提出采用点聚焦探头直入射纵波检测内部缺陷、偏心入射横波检测表面缺陷的方法,建立了钢球内部平底孔检测模型,获得了内部缺陷对应的DAC曲线并实现了缺陷尺寸定量评估。发明了基于正交夹持的球体螺旋全展开方法,开发出钢球全覆盖检测系统。