聚乙烯管道因其具有经济实用、安装方便、耐腐蚀、高韧性、使用寿命较长等优点,广泛应用于燃气运输、城市供水等管道运输系统。随着聚乙烯管道的迅速普及应用,确保聚乙烯管道接头的质量安全显得至关重要。聚乙烯管道接头主要有热熔接头和电熔接头两种。目前对于聚乙烯管道电熔接头的无损检测而言,超声相控阵检测是较为有效的方法。本论文重点对聚乙烯管道电熔接头的超声相控阵检测成像仿真与实验,以及缺陷自动识别方法开展研究,主要工作如下:研究了基于超声傅里叶成像算法的相控阵成像仿真,分析了不同阵列参数(阵元间距、阵元数目)对仿真成像结果的影响。通过与理论波束仿真的对比表明,采用多次发射不同参数阵列波方式的超声傅里叶成像算法能够在一定条件下实现对超声相控阵成像的有效仿真,其声学性能符合超声相控阵成像的一般规律。运用多物理场耦合有限元分析软件COMSOL Multiphysics对聚乙烯管道电熔接头金属电热丝的超声响应特性进行了有限元模拟分析,并对聚乙烯管材内壁钻孔缺陷及含孔洞缺陷聚乙烯管道电熔接头进行了超声相控阵检测成像实验,验证了有限元模拟分析结果的正确性。采用Richardson-Lucy反卷积算法对聚乙烯管材内壁钻孔缺陷超声相控阵成像图进行图像复原处理并取得了良好的复原效果,进一步验证了基于超声傅里叶成像的相控阵成像仿真方法具有一定的可行性。实现了对聚乙烯管道电熔接头超声相控阵检测成像的仿真。为了提高聚乙烯管道电熔接头缺陷识别的效率和准确性,基于聚乙烯管道电熔接头的超声相控阵成像仿真图,根据电熔接头不同缺陷及内部结构的超声成像信号特征,结合基于最大类间方差法的图像分割及数学形态学等数字图像处理技术,设计了缺陷自动分类识别方法。该方法在仿真图上有效识别出了冷焊特征线、金属电热丝及熔合界面附近的孔洞和夹渣缺陷,并在超声相控阵成像实验图中取得了一定的识别效果,为聚乙烯管道电熔接头超声相控阵检测成像的缺陷智能识别提供了参考,具有一定的工程应用价值。