用于进行空间材料科学实验的高温材料实验炉,一般都是密闭的,因此难以对材料生长过程进行观察,进而无法对材料定向凝固实验结果进行精细化分析。此外,实验参数因空间微重力环境和地面环境的差异而不对等,这也导致研究人员无法进行精确对比研究。本文针对该问题研究了一种测量固液界面(SLI SolidLiquid Interface)位置的方法,该方法通过超声波无损检测在金属材料定向凝固过程中SLI的位置。论文叙述了超声无损检测领域的研究现状,以及介绍了国内外学者在SLI检测领域的相关研究。本论文工作借鉴并参考了现有的设计方法和经验,基于我国空间实验平台现有的实验条件,研究了一种基于超声波脉冲回波的检测SLI的方法。本文研究的系统实现了对材料样品物性数据的在线获取、传输和处理等主要任务。该系统通过对样品表面的温场分布测量,可为空间站或卫星等空间平台中的材料科学实验提供更丰富的实验对比、实验分析研究的技术手段。本文工作采用了高温炉、超声传感器、热电偶及其电子测量系统,设计出一种适用于空间实验环境的SLI超声检测系统原理样机,实现了对金属材料定向凝固过程中温度数据和超声数据的获取、以及对材料样品SLI定位分析。为了验证所设计系统的功能,本文用该系统进行了一系列SLI测量实验。实验结果表明,该系统可以有效地检测SLI的位置,并可为我国未来的空间科学材料实验提供一种有效的SLI在线测量方法。