超声相控阵通过波束合成实现信号的激励,具有在单点实现较大扫查范围,可实现成像检测等优点,由于目前相控阵检测中没有充分考虑不同缺陷的散射特性对检测成像的影响,使得相控阵检测的优势没有得到充分发挥。本文在超声相控阵成像理论和计算机建模分析基础上,根据多浦乐生产的PHASCAN相控阵检测仪的特性,建立了相控阵检测探头和声场模型,对其声场进行理论计算,求解了直入射时声束偏转、聚焦、偏转聚焦的延时法则。利用MATLAB根据理论公式实现了理论声场的计算,得到了声场分布图。利用CIVA仿真软件计算了单阵元的辐射声场,以此为基础,引入椭圆形缺陷模型,改变椭圆长短轴比模拟圆形缺陷,条形缺陷和裂纹类缺陷,研究类型缺陷和缺陷尺寸对超声信号的散射作用,并用激光光弹试验验证,随后利用PHASCAN相控阵检测仪检测相控阵标准试块获取受衍射信号影响的结果,用本文基于计算机仿真计算获取的衍射特性进行修正,根据缺陷尺寸测量的误差评判修正结果。研究结果表明,基于PHASCAN相控阵检测仪的MATLAB计算的理论检测声场分布与CIVA仿真声场分布呈现了很好的一致性,模拟圆形缺陷纵波散射临界尺寸为5λ,横波散射临界尺寸为10λ,模拟裂纹缺陷纵波散射临界尺寸为2.5λ,横波散射临界尺寸为2λ,其中圆形缺陷的散射计算结果与激光光弹试验得到结果相吻合,利用多浦乐公司的PHASCAN相控阵探伤仪对相控阵B型标准试块埋深为20~40mm范围内,直径为φ2的通孔缺陷进行扇形扫查和尺寸测量,发现尺寸测量的相对误差为16.5%~23.5%,本文用ABAQUS软件对其检测过程进行了模拟,利用缺陷的衍射波及缺陷回波对缺陷尺寸进行修正,得到缺陷测量的相对误差为12%~14%。本课题研究成果为提高相控阵检测中微小缺陷的发现能力和缺陷尺寸测量精度提供依据。