棒材工件的自动探伤系统发展已然成熟，但针对某些棒形特殊构件的自动检测，因工件几何形状特殊、制造工艺精密，现有检测方法和设备难以满足检测需求。本论文研制了一套针对棒形工件内部缺陷自动检测的超声特征扫描成像系统。即可对常规结构棒材工件实施自动检测，通过特定的夹具使用、参数设置，也能满足对各种特殊结构棒形工件的检测要求。依据缺陷对声波的时、频特性的影响，系统对超声信号进行全波列采集，对信号进行时、频域特征分析，从缺陷及信号两个方面进行特征选择，给出各种特征的成像结果；并对系统的功能、精度、抗干扰能力、适用范围及通用性加以完善和延伸，提高了棒材工件的检测效率，减小缺陷的漏检率，同时解决了棒形特殊构件检测的难题，结果清晰、可靠，检测方法实用。论文主要工作如下：设计并研制一套高精度的机械自动扫查装置，以可编程逻辑控制器（PLC）为主控装置，伺服电机为动力核心，配合抗干扰同步电路、安全保护装置，为扫描成像提供稳定、可靠的机械平台，最小步进可达0.1mm。开发了对全波列超声信号时、频域后处理、层析成像的软件系统。根据探头的选型、工件材料及几何结构、缺陷特征，进行相应的处理，识别缺陷，并通过图像显示缺陷的大小、形状和位置，结果直观可靠。对整个系统实施抗噪处理，提高系统运行的稳定性；同时，设计信号同步电路，解决自动控制系统中经常遇到的信号不同步问题，有助于提高成像的清晰度和检测结果的准确性。系统实现对棒材的自动检测，杜绝扫查误判、漏检问题，满足Φ20～Φ80mm×1000mm范围的棒材扫查，并将结果以文件形式保存。系统研制完成后，针对某一棒形构件的电子束焊接质量进行自动检测及成像，用以验证系统的灵活性、稳定性和可靠性。