微裂纹等早期损伤占据了材料的大部分疲劳寿命,由于拉链效应与连锁反应,在恶劣工作环境中微裂纹极易导致结构骤然功能失效与系统崩溃。及时发现和定位微裂纹的技术具有可观的工程和经济价值。针对传统超声检测技术难以定位微裂纹的难题,提出了利用非线性超声检测技术实现微裂纹的定位。研究中利用带有有机玻璃楔块的可调角探头激发S0单模态lamb波并将其作为探测基波,以抑制频散效应给信号分析带来的困难;利用经验模态分解（EMD）工具对信号进行分解重构,以达到滤波的目的;利用快速傅里叶幅频分析工具提取接收信号的相对超声非线性系数,将其归一化后作为损伤指数;研究中假设微裂纹在收发路径中心线上存在的概率最高,距离中心线越远微裂纹存在的概率越低,概率分布符合正态分布规律。最终将损伤指数与概率函数的乘积作为成像指数,叠加扫描矩阵内多条扫描路径的成像指数实现对微裂纹的定位成像。为展开针对微裂纹的定位成像研究,使用ABAQUS有限元仿真软件建立了三类6061-T6铝合金板材的三维仿真模型,包括无损仿真模型、带宏观损伤仿真模型、带微裂纹仿真模型,并分别展开了脉冲传播规律研究、宏观损伤对定位算法影响能力研究、微裂纹定位成像研究。之后以RAM-5000 SNAP非线性超声仪为基础搭建了非线性超声实验系统,对仿真中的研究结论进行实验验证,以验证仿真模型的正确性。最后,利用经过验证的仿真模型讨论了微裂纹处于不同位置、扫描矩阵具有不同收发探头组合、采用不同传感器布置方案等多种因素对定位精度的影响。仿真及实验结果表明,非线性概率扫描矩阵能够有效定位微裂纹,不少于两条扫描路径经过微裂纹时即可定位成功;个别探头损坏不会导致定位失败;适度地增加扫描路径能有效提升定位精度。研究结果为超声无损检测技术检测结构早期损伤提供了技术参考。