超声相控阵检测技术凭借其独特的优点，近年来引起国际无损检测领域的高度重视。在工业超声相控阵检测技术的应用中，使用相控阵探头进行材料探伤主要是利用它的两大特点：灵活的波束偏转和动态聚焦。与常规超声检测技术相比，采用超声相控阵检测技术可实现用较少的探头与少量的扫查动作完成检测区域的全部扫查。而且，将超声相控阵技术与成像技术相结合，对构件内部具有极好的实时成像能力，超声图像可以提供直观和大量的信息，准确检测出物体中的缺陷，并确定其位置、大小和性质。阵列探头是超声相控阵检测系统中最具特色也是是关键的传感器件，其声场特性是能否获得并有效利用被检测部位或区域回波信息的决定因素，也是设计阵列探头的主要依据。论文以超声相控阵检测原理为基础，对超声相控一维阵列中声束偏转和聚焦的相位时延进行了研究，利用线性声学基本原理—瑞利积分和惠更斯原理建立了单个矩形阵元、近似点源一维阵列、矩形阵元一维阵列在波束偏转和聚焦不同情况下的声场空间数学模型，并对其空间分布作出计算分析。论文从研究声场空间的波束指向性函数入手，系统地分析了相控一维阵列的声场空间分布特性，重点通过仿真对比研究了探头工作频率、阵列模式、直径、阵列中阵元尺寸、个数等参数对波束偏转和聚焦性能的影响，总结出其规律性，为阵列探头参数优化设计算法提供了理论依据和指导。论文以波束宽度、零点宽度、栅瓣、旁瓣级等空间波束方向参数为准则，对超声相控一维阵列探头进行了优化设计。从研究近似点源一维阵列入手，计算了阵元间隙的上限取值以及完全消除栅瓣的最佳阵元间隙。在此基础上，结合数学分析法，分析了阵元宽度对声场空间分布特性的影响，推导出矩形阵元一维阵列的临界阵元间隙，计算了阵元宽度的上限取值。总结出超声相控一维阵列探头的参数优化设计原则，在优化参数下对其声场空间波束指向性进行了仿真分析。通过对比，证实经优化设计后的阵列探头拥有较优的波束偏转和聚焦性能，验证了超声相控一维阵列探头参数优化设计原则的正确性。