针对一维线型超声相控阵的平面内声场，在瑞利积分的基础上，且忽略阵元长度影响的前提下，提出用离散点源法计算近场声场，进而通过仿真来分析超声相控阵偏转和聚焦对近场范围的影响。结果表明声束偏转使得近场长度减小，且使近场长度附近区域的声压增强；而声束聚焦同样使近场长度减小，同时随着与阵列换能器表面距离的增加，声束聚焦的效果越差，并且实际聚焦深度与设定聚焦深度之差也越大。进行了CIVA仿真平台的缺陷响应实验，验证了仿真结果，同时为实际中近场区检测提供了理论依据。

合成孔径聚焦成像方法（SAFT）具有分辨率高、能在近场区工作的优点,是超声成像领域发展起来的新技术。文中介绍了合成孔径超声成像的原理,根据换能器阵列的声场辐射理论建立了数学模型,利用MATLAB对模型进行了数值仿真,最后进行了合成孔径超声成像实验。实验结果表明,合成孔径成像方法能够有效提高成像系统的分辨率。

本文采用具有电子偏转及电子聚焦特性的超声相控阵技术对大口径长输管道环焊缝进行缺陷检测,克服传统无损检测由于焦点固定引起检测过程复杂的不足.相控阵换能器的声场特性决定探伤灵敏度,是换能器设计的主要依据.所以需要对超声相控阵换能器进行优化设计,其目的是研究阵元参数与声场特性之间的关系,尽可能地使主瓣尖锐,抑制栅瓣的产生,减弱旁瓣的幅度.本文首先采用数值分析方法,研究并仿真线阵参数对超声束聚焦性能的影响.然后介绍用超声相控阵换能器进行环焊缝检测的试验平台.在此基础上,选取优化后的超声相控阵探头与一个同频的常规超声探头进行对比试验.试验结果表明了该方法的有效性,能提高相控阵换能器的性能.