随着科学技术的发展，超声应力检测在材料的性能和受力分析、构件的疲劳预测、焊缝中包块的检测、热处理和表面处理的效果检验、残余应力的测量等领域所起的作用越来越重要。作为一种特殊的超声波，LCR(the critically refracted longitudinal wave)波，即临界折射纵波的特点为：沿被测试件表面传播，对应力非常敏感，因此，在应力检测领域LCR波技术日益受到科研人员的重视。本文根据声弹性理论和LCR波的产生机理，分析了LCR超声纵波测量系统的数学模型。在LCR波超声应力测量系统中，通常使LCR波传播固定距离，通过传播声时的变化来反映LCR波波速变化和应力的大小，本文采用时延估计算法实现高精度的声时测量。经过对各种时延估计算法的分析比较，本文选用了广义互相关算法实现声时测量，该算法计算量较少，使用方便，精度较高，且具有很强的抗噪能力。随后，针对目前测量系统数据处理过程集成化、智能化程度较低的缺点，本文提出了包络法信号自动提取技术，并用MATLAB对其进行了仿真验证。该技术基于Hilbert变换进行包络提取，然后通过筛选包络线的极值来实现有用信号的提取，通过仿真验证了基于Hilbert包络法信号自动提取的声时测量技术的可行性。最后，设计了LCR波超声应力检测实验系统，该测量系统采用直接数字频率合成器(Direct Digital Synthesizer, DDS)生成线性调频（Linear Frequency Modulated,LFM）脉冲源，用以激发LFM式的超声波。通过Labview程序控制示波器自动采集回波信号之后，采用基于Hilbert包络法信号自动提取技术进行数据处理，然后利用互相关时延估计算法计算得出传播声时。通过分析实验数据，表明了本文所采用的基于Hilbert包络法信号自动提取的声时测量技术具有较高的精度。