近年来,超声阵列探头采集全矩阵捕获数据进行全聚焦成像检测受到了研究者们的广泛关注。该方法能克服传统超声相控阵成像检测中发射声束数量受限的问题,还能够实现整个待检测区域的聚焦,达到提高超声检测精度和缺陷表征能力的目的。在工业超声检测过程中,特别是检测薄壁或弯曲型面等复杂结构的被检工件时,为保证声束能够有效覆盖整个被检区域,通常需要在探头上加装树脂斜楔块再对工件进行超声检测。这种耦合方式使得声束在斜楔块与被检工件组成的双层介质中传播,导致基于单层恒声速介质的传统超声波直入射全聚焦成像技术（Total Focus Method,TFM）难以适用。虽然TFM技术可以结合基于Fermat原理和Snell定律的射线追踪技术对双层介质进行超声成像检测,但斜楔块的加入会改变入射到被检工件内的声束传播轨迹和声场声压特征,导致叠加后得到的波束变得复杂,拥有较高的旁瓣和较宽的主瓣,使得斜入射TFM算法处理后的图像中容易产生杂波进而影响成像检测效果。本文针对斜楔块耦合工况下的双层介质超声全聚焦成像易产生杂波影响成像检测效果等问题开展了研究。首先,介绍了单层介质和倾斜界面双层介质的全聚焦成像原理,推导出适用于倾斜界面双层介质的全聚焦成像检测算法,并在后续算法中增加了矩形窗角度变迹和声场辅助变迹用来提升声束指向性。然后,搭建了全矩阵数据采集平台,利用128阵元线性阵列探头搭配倾斜角为5°～25°的斜楔块对铝制试块前后两面相同深度和不同深度的边钻孔缺陷进行超声全聚焦成像检测实验,得出以下结论:（1）在TFM算法中加入矩形窗角度变迹和声场辅助变迹能有效滤除部分杂波。楔块倾斜角度5°时,在-35d B闸门内出现的杂波可通过加入上述两种变迹消除。楔块倾斜角度从10°开始,原始TFM算法和矩形窗角度变迹TFM算法成像图中开始出现“鬼影”现象,原始TFM算法加入声场辅助变迹后可有效降低“鬼影”幅值。楔块倾斜角度从15°开始,原始TFM和矩形窗角度变迹TFM算法所成图像中缺陷1、2和3的回波影像聚焦效果较差,原始TFM算法加入声场辅助变迹后可有效解决上述问题。这是由于声场辅助变迹TFM算法能够增强孔径声束指向性,提高图像分辨力。综上,声场辅助变迹TFM算法滤除杂波的效果比矩形窗角度变迹TFM算法更好,并且声场辅助变迹TFM算法对铝块中埋藏较浅的边钻孔缺陷成像聚焦效果更好。（2）对于声束覆盖区域以内的缺陷,3种TFM算法在不同倾斜角度下得到的缺陷最大回波幅值相差不大。原始TFM算法得到的缺陷横向分辨力最高,声场辅助变迹TFM算法得到的缺陷横向分辨力最低。但对于声束覆盖区域以外的缺陷,引入两种变迹会导致缺陷最大回波幅值与横向分辨率明显下降。（3）针对声束覆盖范围内的缺陷,引入两种变迹后的斜入射TFM算法缺陷成像定位能力并未下降,并且进一步减小了缺陷之间的最大水平间距误差。3种TFM算法成像图中被检铝块a面不同深度边钻孔缺陷之间的水平间距与缺陷实际水平间距的误差均在0.5mm以内,不超过a面边钻孔缺陷间实际水平间距的4%;缺陷之间的垂直间距与缺陷实际垂直间距的误差在0.5mm以内,不超过a面边钻孔缺陷间实际垂直间距的10%。而被检铝块b面相同深度边钻孔缺陷之间的水平间距与缺陷实际水平间距的误差也在0.5mm以内,不超过b面边钻孔缺陷间实际水平间距的2.5%。但对于声束覆盖范围外的缺陷,引入上述两种变迹会加大缺陷之间的最大间距误差。本文的研究为今后斜楔块耦合下双层介质全聚焦成像变迹有一定的理论指导意义和应用价值。