航空航天等领域关键材料或器件,质量要求高,需实施可靠的检测。超声检测具有穿透能力强、检测成本低、材料内部缺陷检测灵敏度和准确率高等优点,得到了广泛的应用。随着航空航天装备性能的不断提升,对缺陷检出量级提出了更高的要求,需实现微小缺陷的检测能力。微小缺陷超声检测与常规超声检测不同,其检出能力受信号采集噪声、图像噪声和各种随机噪声等影响更明显,各种噪声干扰导致不能够正确识别微小缺陷。现有商业化设备只能提供固有的软硬件系统,无法从根源上进行优化处理,导致微小缺陷的检测能力受到极大的限制。因此,本文首先设计搭建微小缺陷水浸超声检测系统,重点在超声A扫描信号降噪处理和超声C扫描图像增强方面开展算法研究,最终实现微小缺陷的图像化检测。（1）微小缺陷水浸超声检测系统的设计与搭建。提出了微小缺陷水浸超声检测系统设计方案,从机械扫查模块、基于PCIe总线的超声检测模块、基于PCI总线三轴运动控制卡的控制模块和基于工控机的上位机软件模块四个方面进行了设计,实现了多轴伺服电机高精度控制和超声实时成像功能。（2）超声A扫描信号降噪算法的设计与实现。针对微小缺陷超声信号易受系统噪声干扰的情况,提出了基于CEEMD的小波软阈值超声信号降噪算法。以信噪比和均方误差作为衡量指标,客观的评价降噪效果,实验结果表明:基于CEEMD的小波软阈值超声信号降噪算法优于传统降噪算法,能有效地改善信号的信噪比和均方误差。（3）超声C扫描图像增强算法的设计与实现。针对超声图像中微小缺陷对比度低的情况,研究了Retinex图像增强算法,提出了基于梯度域引导滤波Retinex算法的超声图像增强方法,并利用图像质量评价指标客观的分析了超声图像中缺陷区域增强效果,实验结果表明,改进的Retinex算法能够有效地提高微小缺陷对比度,改善缺陷区域视觉效果,提高微小缺陷的检测能力。（4）微小缺陷水浸超声检测系统的集成与测试。完成了系统搭建和模块集成,制作了碳化硅增强铝基复合材料和M50轴承钢材料的微小缺陷试块,开展了微小缺陷水浸超声检测实验。实验结果表明:可以检出碳化硅增强铝基复合材料试块中φ0.4mm平底孔当量的缺陷和M50轴承钢材料试块中φ0.2mm平底孔当量的缺陷,验证了微小缺陷水浸超声检测系统和超声信号处理算法的有效性。