随着电子信息技术的发展,超声无损检测技术被广泛应用于多个工业领域,新型材料和复杂工件的出现对超声无损检测系统的数字信号处理性能提出更高要求。论文在对超声无损检测原理以及相关信号处理方法进行调研的基础上,设计了具有实时数字信号处理功能、可独立完成超声无损检测的硬件系统。根据行业标准以及使用需求制定了系统设计目标和整体方案,并按照主要功能将系统划分为超声功能电路、FPGA控制电路、嵌入式模块等多个部分。设计实现了120 dB可调增益范围的超声信号放大电路,可通过DAC控制实现0.1dB的增益步进,并由100 MSPS高速采样电路将超声回波信号转化为数字信号;使用Boost电路和电荷泵电路实现了超声脉冲激励电路,通过设置反馈网络可产生幅值高达400 V的负方波脉冲激励信号。讨论并分析了ⅡR滤波器阶数、小波基类型、小波分解级数等参数对超声信号处理效果的影响,基于二分法提出了适用于FPGA的中位数查找算法,并使用定点乘法量化、优化时序结构等方式,实现了100MHz时钟频率下可运行的4阶ⅡR数字滤波器和5级小波阈值处理模块,以用于抑制超声回波信号中的白噪声和散射噪声。在嵌入式模块中围绕核心板设计摄像头、GPS、WiFi等多个外设电路,使系统具有丰富扩展性。论文最后根据设计需求对系统进行指标测试,结果表明,系统的发射与接收性能指标均优于我国超声无损检测仪器的行业标准的要求,等效输入噪声最高为19.71nV/√H,净增益可达73.3dB,且系统中所使用的小波处理模块对超声回波信号的信噪比提升效果最高可达6 dB。