深厚离心铸造奥氏体不锈钢（Centrifugally Cast Austenitic Stainless Steel，CCASS）在当今核电及某些化工领域内有着广泛的应用，该类焊缝组织不均，较为粗大，具有明显的各向异性，其传统检测程序繁琐、速度慢、周期长、检测效果差，很难满足现代工业快速发展对无损检测的需求。研究采用合适的方法完成对CCASS焊缝缺陷的检测仍然是一个世界性的难题。随着近些年超声相控阵技术的快速发展，采用具有检测可靠性高，检测分辨力好，检测速度快、检测效率高等优点的超声相控阵技术实现对CCASS焊缝缺陷检测的研究已经在世界范围内广泛的展开。目前相关学者在超声相控阵后处理算法方面的研究很多，但在成像算法方面，国内外研究较少涉及，也很少有将成像算法应用在现有的超声相控阵检测仪的研究报道。本文立足于先进的超声相控阵技术，将声纳及雷达领域应用比较成熟的时间反转算法（Time Reversal，TR）和时间反转算子分解法（Decomposition Of TheTime Reversal Operator，DORT）引入到深厚CCASS焊缝的超声相控阵检测的课题中。本文主要的工作和创新点如下。（1）通过对波动方程的研究，基于Matlab软件建立超声相控阵探头辐射声场可视化仿真模型，并仿真验证超声相控阵探头各重要参数（2MHz-5MHz频率、8-24阵元数等）对探头辐射声场的影响。（2）通过使用不同频率（2MHz-5MHz）的横波与纵波对定制奥氏体不锈钢深厚焊缝试块（高70-90mm，缺陷最大深度50mm，人工贯穿孔缺陷直径2mm）的超声相控阵检测，验证实验室现有超声相控阵检测仪（OMNISCAN MX2）检测奥氏体不锈钢深厚焊缝缺陷的性能。结果表明低频纵波斜探头对CCASS焊缝缺陷的检测效果，比其他类型探头检测信噪比高大约5-10dB。（3）引进在声纳及雷达领域应用比较成熟的TR算法和DORT算法到本课题中，详细介绍上述算法的原理及实现过程，并在建立的超声相控阵探头辐射声场可视化仿真模型中仿真及验证TR算法、DORT算法的特性，证明TR算法可以有效的将超声能量聚焦到工件中最大的一个缺陷上，而DORT算法可以检测工件中存在的多个缺陷并有较好的表现；本文中使用改进型DORT算法弥补DORT算法不能直接在现有超声相控阵检测仪使用的缺点，并对该算法的特性进行了仿真及说明。（4）在实验室现有超声相控阵检测仪（OMNISCAN MX2，OMNI-M-PA16128）中应用TR算法和改进型DORT算法。实验证明TR算法和改进型DORT算法都可以有效改善探头的聚焦效果，但改进型DORT算法的聚焦效果相对TR算法较差，仍需要进一步的改进。