随着机床等装备制造业的发展,机械结合面接触分布检测越来越受到人们的重视。在机械表面加工过程中,不同的加工方法会在表面留下一系列不同幅度的凹凸面,两机械结合面之间的接触界面实际上是两个粗糙表面上一系列微凸体之间的接触。在对机械系统特性研究及系统优化设计时,若忽略机械结合状态的影响并将其处理成刚性连接,将与实际情况差别较大。因此,机械结合面接触分布的无损检测,对保证机械系统的配合性质、密封性、传动及精度等性能,减小摩擦磨损,延长使用寿命和提高工作效率都有十分重要的意义。机械结合面的接触表现为表面轮廓的接触及状态的变化,并非材料内部缺陷,因而传统的材料缺陷检测方法不适合结合面接触分布的检测。本文通过超声检测、超声信号处理及超声图像建模分析等技术,对机械结合面接触分布进行研究并给予相应的评价。本文首先介绍了超声波检测的基本理论,分析了超声波检测结合面的原理,针对空气耦合接触的机械结合面选用超声反射的检测方法。搭建了结合面超声检测系统,完成对超声回波信号的噪声抑制,对比分析了峰值法、积分法与频谱法三种特征值提取方法,选用频谱法得到测量点的回波特征值。通过二维矩形扫描测量得到结合面超声反射率矩阵,完成结合面接触分布的超声图像建模。针对扫描测量中测量步距受步进电机限制和超声探头声束不能等效为一点而导致测量精度有限的问题,引入图像超分辨率重建技术。结合超分辨重建理论,分析了超声检测成像数学模型与超声图像序列超分辨分析模型,研究了Fourier-Mellin与泰勒级数(Taylor)相结合的图像配准算法和基于凸集投影(POCS)的超声图像超分辨重建算法,通过仿真与性能分析,验证了该算法可用于提高结合面接触分布检测的精度。最后实验分析了超分辨重建技术对结合面接触细节增强的效果,研究了机械结合面非接触区的定位与大小分辨,对比分析了相同压力下不同粗糙度对试件结合面接触分布的影响,探究了不同压力对同一试件结合面接触分布的影响。通过不同的对比实验一定程度上验证了本文提出的机械结合面接触分布超声检测方法的有效性及可行性。