超声成像以其安全、快捷、方便、无损伤等特点,广泛应用于医学检测和工业探伤中,为病灶的诊断和产品检测提供了较大的便利。传统的超声成像系统大都采用多次扫描发射接收的模式,成像帧速率较低,同时为了提高成像质量,需要增加探头阵元数量,这样增加了系统的成本。本文以减少简化成像系统复杂性、降低系统成本同时提高系统成像帧速率为目的,实现二维稀疏阵列成像,同时设计稀疏超声成像硬件系统。本文首先介绍了新型超声成像系统的组成,从超声换能器的阵列排布方式、发射信号的选取、通道分离的方法以及最终成像的方式等进行总结,提出了基于Gold编码调制线性调频波和稀疏阵元阵列的BP伪影消除成像方法,同时也实现以FPGA为控制核心的16通道稀疏阵列超声成像前端系统硬件电路。针对传统系统的多次收发聚焦的成像速率较低的问题,本文中采用多个阵元同时发射正交信号,同时独立接收阵元接收回波信号的方式进行发射接收,结合后续的通道分离技术即可通过一次收发时间完成成像所需数据。稀疏的换能器阵列采用8个发射阵元和8个接收阵元,通过阵列优化可以虚拟出64个等间距的虚拟阵元阵列,即通过16个阵元的合理配置实现64个阵元的性能。通道分离技术需要发射信号具备良好的正交性,所以通过Gold码与线性调频波相结合信号具有良好的自相关和互相关特性。在分析传统的B型扫描成像方式基础上,本文提出了一种适合于稀疏阵元阵列的BP成像算法。BP成像算法在目标点较少的成像时可以有效呈现目标真实信息,而随着成像的目标点增加时,利用该种算法就成像会出现较强的伪影。本文通过BP算法过程的分析,得出成像的伪影主要是由多目标点弧形叠加产生,同时不同目标点散射强度的差异也会增加伪影的产生。为了解决成像的伪影问题,本文通过对系统整体进行成像阈值判断,结合成像的信道进行通道数的阈值判断,利用两次判断来消除伪影对成像的影响,最后通过杰森的人体体膜模型进行成像仿真,说明该成像算法的有效性。基于对稀疏阵元阵列成像关键技术的研究,本文还对稀疏阵列成像系统硬件进行设计和介绍。稀疏阵列超声成像前端系统由FPGA主控模块、H桥功率放大模块、LPF(Low Pass Filter)模块、USB通信模块、接收电路模块、变压器和水声换能器构成。同时对实际硬件系统信号进行发射测试,接收通道回波测试以及TGC模块增益变化检测等,为后续系统进行更为复杂的系统信号处理做准备。