超声波检测作为一种非侵入性检测方法在核工业、航空航天、铁路等领域应用广泛。相控阵超声检测技术具有偏转、聚焦和动态扫描特性,可实现对检测目标的定点聚焦、动态聚焦,二维成像以及三维成像。在相控阵超声系统中,影响检测成像质量的重要因素包括超声阵列单元数、通道间参数一致性、发射延时精度以及成像算法等,其前端关键技术包括波束成形、脉冲发射、高压隔离、回波接收处理转换等。同常规超声检测技术相比,相控阵超声检测系统具有发射能量强、检测范围广、灵敏度高、自动化程度高等特点。基于对相控阵超声关键技术的研究,本文设计了用于无损检测的16通道超声相控阵硬件的AFE(Analog front end)架构以及详细设计方案。完成了系统各层次功能模块详细设计,功能模块参数指标设计,数据、信号在系统中的流动与运算,系统控制结构设计,为后续程序控制,软硬件调试提供依据。设计通过对现有单通道超声收发电路进行研究,深入地理解其工作原理,在其基础上进行一些数字化、模块化尝试。最终采用FPGA进行系统通信、功能模块控制、数据转换上传,采用专用多通道波束成形器、模拟前端等芯片实现的系统的集成化、数字化。设计对基于FPGA的软件程序进行了仿真验证,对软件控制效果进行了实际测量,对硬件电路部分各功能模块进行了实际调试,对硬件参数指标进行了验证,最后进行了系统整体联调。结果表明,系统软件部分达到了预定的控制、测量效果,各硬件功能模块正常运行,参数指标大部分符合设计要求,实现了超声发射、回波接收处理的目的,具有一定的参考和实用价值。