超声衍射时差检测技术(TOFD)对于中厚板焊缝缺陷能够更精确地表征其位置、长度、自身高度和形貌等特征,因此该技术在核工业、电力、承压设备、铁路、桥梁等工程领域中具有广阔的应用前景。但目前对TOFD图谱中缺陷的识别和定量定位还停留在人工操作阶段,故而研究通过软件算法实现TOFD的成像及缺陷识别,对焊接缺陷的自动化无损检测具有重要的意义。本文建立了TOFD超声采集试验的软硬件平台并在不锈钢试块上进行了扫查试验,利用采集所得回波信号进行后期处理,合成了焊接缺陷的TOFD图谱。在超声TOFD法缺陷检测中,对图谱的校零精度直接关系到缺陷定位的准确性。针对图谱的图像特征,本文研究出了一套完整的直通波定位算法,包括图谱的平滑降噪、形态学特征提取、阈值分割、直线搜索和峰值检测,最终精确地实现了图谱的自动标定,为探索缺陷的自动化定量奠定了基础。针对TOFD法对近表面缺陷识别定位的困难,改进了商业软件中的直通波处理算法,经过改进,新算法明显改善了图谱中直通波的拉直和消除效果。为提高平行扫查图谱的横向分辨率,将合成孔径技术应用到TOFD图谱分析中,首次建立了缺陷回波的参数模型并研究了其多普勒频移。在计算合成孔径理论值的基础上,结合TOFD扫查实际,提出了合适的孔径设置,同时提出了一种基于增益补偿的提高孔径合成图谱对比度的方法并完成了对比验证。