柱状产品的质量直接影响到系统的整体性能,研究柱状产品质量超声检测技术具有一定的实际意义。近几年,随着超声无损检测数学模型的发展和大容量个人计算机的普及,超声无损检测过程的模拟和仿真成为研究热点。本文分析了超声波传播规律,描述了多元高斯声束理论,建立了声场的分析模型。该模型可仿真直探头水浸检测时的声场分布,计算效率高。在此基础上,基于多元高斯声束模型,进行超声检测声场的模拟,实现了检测声场的可视化。为了验证高斯声场模拟的可靠性,利用经典瑞利积分仿真了直探头在水中和钢中的辐射声场,将瑞利声场和高斯声场比较,发现多元高斯声束模型在远场区和大部分近场区都是有效的。因此,用该模型来分析探头实际检测声场是合理有效的。针对柱状产品的结构特点,提出了环形阵列超声检测方案。基于多元高斯声束模型,仿真了阵列超声探头的叠加声场,从模拟结果分析阵列式超声检测辐射声场的范围;模拟分析超声波在传播中遇到缺陷时的声束传播过程,实现了这一过程的可视化。结果表明,阵列超声检测的范围更广,为柱状产品的质量在线检测的可行性提供了理论依据。在多元高斯声束理论和基尔霍夫近似理论基础上,建立了球形孔的测量模型,预测了球形孔阵列超声检测的脉冲回波信号,并与实验信号对比,验证了模型的有效性。采用相交定位法对模拟回波信号进行处理和分析,重构缺陷类型。结果表明,重构缺陷体与实际缺陷体的位置及大小偏差较小,充分说明采用阵列超声检测柱状产品质量的检测方案是切实可行的。