进入二十一世纪以来，现代工业朝向高精尖的方向飞速发展，而超声检测技术在其中扮演着极其重要的角色，世界各国都将其作为重点研究的关键技术。超声检测作为应用最为广泛的无损检测手段，主要是利用超声波在受检介质中的声传播及衰减特性来检测目标内部是否存在缺陷，并对缺陷进行定位、定性与定量，其不仅对现代工业发展有重要意义，而且在交通运输、医疗、石油勘探等领域都有理论和应用价值，在军事及民用上具有广阔的应用前景，同时现代数字信号处理技术及集成电子技术的飞速发展，给超声检测技术提供了更大的研究和发展空间。脉冲回波法是目前超声检测中应用最广泛的方法，然而，该方法定量检测精度不高，同时存在特殊缺陷漏检率高、盲区检测困难等问题，这些不足限制了超声检测在许多高精尖领域的应用。因而，本论文主要针对传统超声检测方法的不足进行研究并做出改进，主要包括以下两个方面内容：1.基于分布式多探头的超声检测方法：利用多个分布式超声探头采集不同声程路径的超声信号，以不同路径超声信号的渡越时间(TOF)为参数建立目标缺陷定位的数学模型，通过估计各个路径超声信号的时延来定量计算缺陷信息。2.基于线性调频信号高精度频率估计的超声信号检测方法：不再依赖传统超声检测中的声压特征，而以线性调频超声信号作为发射信号源，对超声回波信号进行相干处理，并对其低频正弦部分通过谱线有理组合频率估计算法进行频率估计，以频率求回波时延，从而获得更高的检测可靠性和精度。最后，结合这两方面的研究内容设计一个完整的基于线性调频信号的分布式多探头超声检测系统。仿真实验结果表明，基于线性调频信号高精度频率估计的超声信号检测方法能在低至-20dB的信噪比检测环境下可靠工作，在精度方面也远远优于传统的检测方法。在所设计的系统方案中，仿真结果也很好的印证了新方法在可靠性和精度方面的性能优势，同时，所设计的系统在横向及垂直取向等特殊缺陷检测上也有优异的表现。