超声相控阵技术是近年来无损检测领域的研究热点。通过对超声阵列换能器中各个阵元施加独立的相位控制,可实现声束的偏转和聚焦。它可以灵活地采用多种扫描方式进行检测,检测速度快,灵敏度、分辨力与信噪比高,能检测形状复杂的物体。随着计算机技术的发展,近年来超声相控阵检测设备朝着高精度、数字化、智能化以及小型化方向发展。本文基于超声相控阵原理,针对超声相控阵检测系统的几项关键技术进行了研究。首先,根据超声相控阵的声场特性,对16通道检测系统的辐射声场进行仿真研究,分析了线阵换能器的阵元尺寸及检测角度对声束旁瓣和栅瓣影响,得出在实际检测中选择以及设计线阵换能器的原则;探讨了延时精度对系统对比度分辨力和空间分辨力的影响。其次,以小型化、数字化为目标,提出4通道超声相控阵检测系统的实现方案。选用高集成度的芯片搭建系统电路;完成4通道超声相控阵检测系统中高压脉冲发射部分的调试,可通过上位机传递延时参数及通道切换参数给FPGA控制中心,实现全数字式时间延迟控制,延迟精度为2.5ns。再次,根据系统要求设计电源模块,包括6路正负双极性高压电源及多路低压电源。高压电源主要采用Boost与Buck-Boost电路结构实现升压,12V直流输入,可为系统产生±75V方波脉冲供电。另外,针对经过放大、滤波及A/D变换后的回波信号,提出多路信号在FPGA中的声束形成方案,包括LVDS数据接收、半带滤波数值内插、CIC滤波数值抽取以及动态聚焦等,并通过仿真验证了方案的可行性。