激光超声由于具有传统超声不具备的高分辨、可达性好、非接触远距离检测等突出优点,是一种非常有潜力的新型超声检测技术。为进一步提高激光超声对材料内部缺陷的检测能力,本文借助全矩阵相控阵技术,研究基于全矩阵数据采集的新型相控阵激光超声检测及成像方法,具体包括:(1)建立了激光超声检测信号全矩阵数据采样的数值计算模型,模拟激光超声在试件内部的传播以及与缺陷的作用过程,获得了全矩阵检测信号数据;(2)基于虚拟聚焦成像理论,建立了一维阵列全矩阵相控阵激光超声全聚焦成像算法并开发了相应程序,基于所开发的激光超声检测信号全矩阵数据采样模型和全聚焦成像算法,实现了对试件内部不同尺寸、不同数量的孔和裂纹缺陷的相控阵激光超声成像检测,结果表明,这一方法可以有效提高缺陷的空间分辨率,并且实现可视化处理;(3)提出了基于信号繁衍的稀疏阵列全矩阵相控阵成像方法,使用所开发的新型信号繁衍方法,实现了稀疏阵列信号到密布阵列信号的扩展,最后基于扩展后的全矩阵信号实现了试件内部缺陷的成像,结果表明,信号繁衍方法可以有效提高这一检测方法的效率,并且提高稀疏阵列全矩阵相控阵激光超声的成像效果。