本论文的研究课题来源于国家自然科学基金重点项目：机敏混凝土及其结构(项目编号：50238040)。 本文首先用有限元仿真软件模拟了不同混凝土结构中超声波信号的传播，得到了超声波信号在不同混凝土结构中穿透传播的信号图；在小波变换模极大值去噪的基础上，用模极大值线法成功地实现了含噪超声波信号的首波时间的准确判读；实现了基于Snell定律的弯曲射线追踪；最后以超声波在混凝土样本中穿透传播的首波时间为反演投影数据进行图像2D重建，实现了混凝土超声探伤的可视化。本文主要研究内容如下： 1．用有限元仿真软件ANSYS模拟混凝土样本中超声信号的传播，克服了混凝土超声CT实验过程中超声仪的限制及随机干扰的影响，得到了更完善的图像重建的多个样本数据。 2．建立CT反演中由超声波信号提取首波时间的拾取方法。这种方法比传统方法精度更高，抗噪能力更强。 3．实现了基于Snell定律的弯曲射线追踪法。模型对比表明射线追踪模型精度明显优于直线模型，更接近于实际。 4．以超声波穿透混凝土传播的仿真首波走时数据为投影物理参数，分别实现了奇异值分解法和美国OLSON公司UPV系统自带的成像软件重构2D超声CT图象。 本文研究成果，对超声波CT检测技术在混凝土结构的无损检测领域中的应用提供了一定程度上的指导意义，对该检测技术的发展起到一定的推动作用。笔者深信，经过研究不断完善的混凝土超声波CT检测技术，可以更综合直观地获得混凝土结构内部质量的准确评估，将在有效检测和提高混凝土结构工程质量方面有着良好的应用推广前景。