表面缺陷的存在容易造成金属材料的损坏与老化,因此对金属表面缺陷进行检测很有必要。运用激光超声检测表面缺陷具有众多优势:可实现非接触的激发和检测、频带宽、适用材料的范围广、测量精准等。本文通过有限元手段分析了金属材料中的激光超声,并结合仿真与实验,研究了激光超声信号降噪手段以及缺陷特征信号时域、频域变化情况。本文主要研究内容如下:（1）利用有限元软件COMSOL模拟仿真了热弹机制下激光在无缺陷和有缺陷铝试块表面激发的超声波场、表面位移波形,分析了表面缺陷对激光激发超声波的反射、透射作用。搭建了线光源激发超声检测表面缺陷的实验系统。（2）针对激光超声检测信号信噪比低带来的特征提取困难问题,采用小波阈值、经验模态分解（EMD）对信号进行降噪处理。主要研究用于降噪小波参数选取,EMD信噪模态分选重构准则。并结合小波阈值和EMD,实现对EMD中模态混叠问题的改善。从仿真信号、实验信号的降噪效果,以及对降噪后实验信号的时频分析来对比小波阈值和EMD（临界层及以后IMF进行小波阈值降噪）两种方法,验证了小波阈值法降噪效果更佳。（3）研究了金属表面缺陷、微小表面缺陷对远场、近场声表面波的作用,分析不同激发位置处声表面直达波、缺陷反射波与透射表面波的时域特征、频域特征,得到激光位于缺陷处激发时,时域上声表面直达波与缺陷反射波会产生叠加,其对应直达波频谱中心频率的幅值增加;对激光在不同试块中激发声表面波的声速进行了测量;搭建接触式与非接触式检测系统同时采集激光超声信号,通过脉冲回波法来对表面缺陷进行定位,得到基于双波混频干涉仪的非接触式激光超声检测系统对于缺陷定位精准度更高。