金属板材在我国加工制造业中占有举足轻重的地位,在加工或使用过程中产生的缺陷将会对其使用性能产生影响。因此,探究适合板材的无损检测方法十分必要。针对于金属板材检测,超声兰姆波无损检测技术与其他检测技术相比具有明显的优势,但兰姆波的频散特性限制了它的检测性能,同时对其成像造成了一定困扰,无法直接应用到实际检测中。为将兰姆波运用到检测中,需要先控制其模态,并选用合适的成像方法进行兰姆波成像。本文针对金属板材,以声波弹性理论为基础研究了兰姆波的控制方程以及频散曲线,以线阵换能器的振幅公式为基础研究了兰姆波相位控制的延时公式。为观察兰姆波在板中的实际传播及模态控制过程,利用COMSOL数值分析软件,分别仿真了二维模型中斜楔换能器和线阵换能器控制激励固定模态的兰姆波以及兰姆波传播的整个过程。以传统的矩形二维阵列为基础推导了兰姆波模态-空间双相控聚焦方法以及将其应用到全周成像时的局限性。针对此局限性,提出一种圆形阵元以六边形排布的阵列结构,理论推导其适用于双相控聚焦的兰姆波全周成像方法。在COMSOL中建立三维的兰姆波激励有限元模型,通过合理设置边界条件和网格剖分,在缩小计算模型的前提下保证了模型计算的准确性。在其上表面设立六边形阵列的探针,选用STFT方法进行时频分析验证板内兰姆波的模态,利用仿真数据得到了基于双相控聚焦方法的兰姆波全周成像图,验证了基于双相控的全周成像理论。研制了基于圆形阵元呈六边形排布的阵列换能器,完成了多通道超声阵列检测系统硬件选型和软件开发。系统可以进行多路超声信号独立控制并且可以绘制不同材料的频散曲线。设计检测系统功能验证实验,验证其软、硬件交互性能良好,可实现预设功能;设计线阵换能器兰姆波相位控制验证实验,验证兰姆波模态相位控制公式以及仿真模型的正确性;设计六边形阵列全周成像实验,分析不同成像方法的优劣以及阵元数对成像效果的影响。