压力容器和管道由于受到应力或腐蚀作用产生局部高应力区。当应力积累到一定程度会产生疲劳裂纹。疲劳裂纹一般出现在工件内表面和近内表面，可能导致断裂或失稳扩展，严重危害设备安全使用。所以对底面开口裂纹进行检测尤为重要。本文首先介绍了超声相控阵检测技术，包括声场理论、检测原理、工作方式、相控阵检测的优点和研究趋势。探讨了相控阵各参数对聚焦声场的影响，在此基础上，给出各参数的最佳取值范围。详细论述超声相控阵仿真模型和测量底面开口裂纹高度的方法，为超声相控阵仿真和实验建立了理论基础。超声相控阵相对到达时间技术（RATT）检测测量底面开口裂纹高度的仿真实验中，模拟仿真了相控阵偏转不同角度时的声场分布和缺陷相应，依据仿真结果确定了在不同情况下测量底面开口裂纹高度的最佳检测角度。通过仿真超声相控阵检测测量倾斜不同角度的底面开口裂纹，确定在最佳检测角度下的最小可分辨裂纹长度，并给出了相应的测量结果和相对误差。超声相控阵点聚焦RATT测量底面开口裂纹高度的仿真实验结果表明点聚焦检测模式能有效提高检测测量精度，但是检测范围小。通过采用超声相控阵绝对到达时间技术（AATT）检测技术对不同厚度试块中人工裂纹的高度进行检测仿真和实验测量，并对焊缝中的自然裂纹进行了AATT检测测量。实验结果与常规TOFD测量结果进行对比分析，结果表明AATT从单侧对底面开口裂纹进行定量可以达到与常规TOFD同样的测量精度。本文还讨论了超声相控阵点聚焦对缺陷定位和定量的能力。采用超声相控阵扇扫检测含有不同类型自然缺陷的焊接试块，通过对比分析相控阵仿真扇扫图谱和实际扇扫图谱，归纳总结不同类型自然缺陷的扇扫图谱特征，为超声相控阵扇扫检测的缺陷定性提供指导和参考。