高速公路建设已经成为国家一项重要的基础建设项目，道路质量检测也越来越受关注。高速公路建成运行后，由于自然或人为等原因导致路基内隐藏着很多隐患，这些隐患相互影响。路面状况直接影响到道路安全和使用寿命。目前检测高速公路路面方面大多利用探地雷达，国内有些高校研制了路基路面自动检测车，本文将探地雷达中的合成孔径技术应用在高速公路的超声检测中。超声波在混凝土中的检测及信号处理为高速公路的研究提供了必要的基础，本研究课题结合高速公路路面的具体模型和超声波在多层介质中的传播特点，引入较以往不同的一种检测方法。　　本文对以下几个方面的内容展开研究:　　(1)对研究背景及意义进行概述，综合讨论国内外混凝土无损检测的研究现状和超声波检测装置的发展状况。　　(2)简单介绍高速公路路面的多层结构模型以及超声波在路面中的非线性传播规律，根据已有的3层介质中的折射辐射声场理论，将其引入到高速公路路面多层结构中，并在此基础上分析第4层介质中的折射辐射声场模型，为回波信号处理的研究提供理论基础。　　(3)根据检测时具体情况，建立车载式8对收发分置式传感器2阵列平行排列的检测模型，并对传感器与路面表层耦合问题进行了分析。　　(4)利用平测法对超声回波信号进行检测，并用频谱分析及密度、声压衰减、强度、频移等特性参数来进行回波信号的分析。超声成像技术也是回波信号采集和处理的另一种表示。　　(5)通过比较目前几种先进的超声波成像技术，结合高速公路路面特性和低频传感器的声束指向性选择合成孔径聚焦技术进行研究。详细介绍多传感器合成孔径聚焦技术(Multi-SAFT)的原理及回波信号的处理方法。　　(6)建立高速公路路面测试系统，并根据Multi-SAFT原理，对水泥路面中三种不同路面状况进行数据测试，通过回波信号时域图和频谱图的对比，比较各特征参数变化规律。