超声传感器阵列结构在材料缺陷检测过程中可以有效的提高检测效率,因而在超声无损检测领域有着广泛的应用。然而,阵列结构中超声传感器数量多,在长时间或长距离检测时,若按照常规奈奎斯特采样方法进行数据采集,需要以大于或等于两倍超声信号有效带宽的频率进行采样,由此带来的庞大数据量为后续的传输、存储、以及处理造成困难,严重制约了超声检测技术的发展。压缩感知（Compressed Sensing,CS）是近年来发展起来的一种亚奈奎斯特采样理论,可以有效的减少采集数据量,但目前关于压缩感知理论在超声领域的研究主要是针对单通道超声信号的,还未开展多通道合成信号压缩感知理论和方法的研究。针对这一现状,论文首先将接收到的多通道超声检测信号在模拟端进行合成,以减少模拟信号通道数,然后再对合成信号进行压缩感知采样,从压缩感知采样数据中恢复合成信号波形,并从中分离出各单通道参数。通过两种渠道相结合,达到减少检测采集数据量的目的。论文根据脉冲超声回波信号特征与超声检测原理提出了基于频分复用思想的多通道超声信号合成方法,并设计制作了信号合成电路,实现了检测信号模拟端合成。再结合压缩感知原理,对合成后的信号进行压缩感知采样,通过正交匹配追踪算法对合成信号进行重构,最后采用数字滤波器方法实现了单通道信号参数的分离。以管道缺陷为检测对象对提出的方法进行了试验验证,结果表明该方法可以有效的减少数据量,并可以从采集到的数据中准确解算出各单通道信号包含的幅值以及时延信息。论文的主要研究内容和结论如下:（1）分析了国内外多通道超声信号合成方法研究现状、采样理论的研究现状以及压缩感知理论的研究进展,并总结归纳其特点。（2）阐述了脉冲超声检测原理,提出了基于频分复用思想的多通道超声信号的合成方法,并建立了多通道超声合成信号的数学模型,随后对合成方法的可行性进行了验证。通过仿真试验对双通道及三通道超声合成信号的稀疏性进行了分析,结果表明合成信号满足压缩感知理论应用的前提条件。（3）根据超声回波信号的特点以及合成方法设计了由限幅电路、回波信号放大电路、去噪电路、后置放大电路、包络提取电路、调制电路、带通滤波电路以及同相加法电路组成的多通道超声信号接收合成电路,对电路进行了测试试验,电路性能满足要求。（4）分析了压缩感知理论的基本原理,提出了多通道超声合成信号的压缩感知方法,研究了不同测量矩阵下合成信号压缩感知与重构性能。仿真试验结果表明部分正交矩阵的重构精度要优于其他测量矩阵。（5）提出了采用数字滤波器对压缩感知重构合成信号进行分离的方法,在仿真试验中利用分离后的数据准确地解算出了各单通道信号包含的幅值以及时延信息,验证了该方法的可行性。（6）以管道缺陷为检测对象搭建试验平台对提出方法进行了验证,以数据采集量、合成信号重构精度以及分离后各单通道幅值以及时延参数的解算精度为指标对系统性能进行分析。结果表明相比于对三个通道的信号采用常规采样的方式进行采集,总体数据量减少87%,超声合成信号的相对重构误差小于等于7.13%,分离后各单通道相对时延误差小于等于1.71%,相对幅值误差小于等于13.54%。