焊缝是机械连接结构中极为重要的环节,传统的焊缝超声检测依据缺陷的反射信号来判定缺陷的大小、形状及性质等,会存在缺陷超声成像偏差,或缺陷漏检误判等状况。而合成孔径聚焦技术是一种超声探伤数据后处理技术,通过小孔径合成大孔径,形成逐点聚焦信号,提高了扫描成像的分辨率,可有效解决上述问题。本课题开展的研究内容涵盖如下几个方面:1、介绍无损检测的定义及常用检测技术的工作原理,综述合成孔径成像相关技术的国内外研究现状及焊缝超声检测的相关理论,介绍超声相控阵和超声衍射时差法的检测原理并开展相应的实验研究,提出基于合成孔径的超声焊缝成像算法,开展有限元数值仿真在焊缝超声检测的应用研究。2、提出基于合成孔径的超声焊缝成像算法,分析延时叠加波束的形成机理,推导聚焦偏转延时计算,进行波束仿真研究。结论显示超声成像的横向分辨率由主瓣宽度决定,超声成像的对比度由旁瓣幅值水平决定。同时,分析阵元间距、阵元数目、子孔径阵元数目等变量对波束仿真效果的影响。3、利用ANSYS软件进行有限元仿真,建立声场仿真模型。以接收探头理论上获取缺陷反射波的时间为基准,仿真值的差值占比为3%,实验值的差值占比为8%,仿真精度更高。比较TOFD法检测的数值仿真和实验数据,显示实验值误差区间为2%-11%,仿真值误差区间为3%-8%,误差范围远低于工程应用误差允许范围,仿真精度要比实验精度高44%。仿真的衍射波误差比实验误差要小2%-5%,仿真法契合理论状况,论证仿真模拟辅助实验判定法的可行性。4、提出基于合成孔径聚焦理论的焊缝超声检测方法。利用Multi2000超声实验平台对焊缝试件内的缺陷点进行扫描成像并获取原始B扫数据,运用合成孔径聚焦算法处理所得图像和数据,依据-6d B法对处理前后的回波图像分辨率进行估算,结果表明,合成孔径聚焦算法处理后的B扫图像分辨率比原始分辨率至少提高25%。