随着铁路运输的不断发展，其运输量，载重和运输密度都在不断提高，这也大大加重了线路设备的负担，加速了钢轨的损伤，给列车安全带来隐患。这就对无损检测技术提出了更高的要求，超声检测技术就是一种常见的无损检测技术。由于各种工业需求，在许多发达国家，超声探测技术都已成为一个重要的科技发展方向，同时许多科技发达的公司也都致力于超声探测仪器的研制和生产。随着计算机运算能力的不断提高，信号处理技术的不断完善，集成电路的不断发展，为超声检测技术提供了更好的软件和硬件基础，让现代超声无损探测仪器更加精确，更加迅速，更加便携，更加智能。论文第二章介绍了超声波的特性以及常见的超声检测方法。第三章介绍了以阵列信号处理为基础的被动探测模型，包括MUSIC算法和ESPRIT算法，通过仿真，观察被动探测模型中各参数对算法性能的影响，并对仿真结果进行了理论分析。第四章介绍了以超声相控阵为代表的“多发多收”模型及其工作原理，并指出该模型的不足，进而提出了一种基于跳频超声信号的“单发多收”模型。第五章首先详细介绍了提出的“单发多收”模型组成结构和工作原理，然后通过仿真验证这种方法的可行性。总的来说，本文的主要创新点在于：1.从仿生学的角度思考，并提出了“单发多收”模型，在该模型下只需通过一次发射，一次接收就能获得定位缺陷点所需的全部信息，避免了“多发多收”模型中多次偏转和聚焦的操作，大大降低了设备的负荷同时也降低了对设备延时控制系统的要求，把工作重心从信号采集转移到信号处理，从信息论的角度来说这实际上是通过提高对信息的利用率来减少信息的需求量。2.通过使用跳频信号，实现对相干信源的定位。不同于已有的相干信源DOA估计算法，本文利用跳频通信系统的特性，将相干信源一个一个分离出来，将问题转化成单信源的定位，从而完成相干信源的定位，并且不需要事先知道信源数目。