在无损检测中，射线追踪法作为一种快速有效的波场近似计算方法，对于超声波理论研究以及射线反演等过程具有重要意义。然而传统的射线追踪方法存在着很多不足之处，包括难于处理介质中较强的速度变化、难于求出多值走时中的全局最小走时、计算效率较低等。 近年来，射线追踪方法得到了很大的发展，出现了大量不同于传统方法的新型算法。这些方法的主要特点在于不再局限于地震波的射线路径描述，而是直接从Huygens原理或者Fermat原理出发，采用等价波前描述波场的特征。本文对兰姆波(Lamb wave)层析成像的弯曲射线算法进行了研究。兰姆波因其长距离传播且具备频散和多模式的特性特别适合于大型板类结构缺陷的快速无损检测。 1.对射线追踪方法的发展和现状做了详细的阐述。讨论了层析成像中常用的射线追踪算法，研究了各个算法的特点和适用场合。 2.在广泛分析了各常用算法后，引入走时线性插值(linear travel timeinterpolation)算法，从其原理、网格建立、走时计算和扫描等各个方面进行了详尽的研究，并根据其原理编制了算法程序，采用弯曲射线追踪方法寻求发射和接收换能器之间超声兰姆波的实际传播路径。研究了该算法的向前，向后和反演过程，并详细分析了该算法存在的不足和产生误差的原因，分别讨论了解决方法。 3.根据以上的理论分析，发展了基于网格的旅行时插值射线追踪方法，在基于弯曲射线的LTI向后算法基础上提出了改进的射线路径追踪算法。该算法能有效地克服LTI方法中由于网络节点精度不够和插值公式自身误差而产生的射线路径误差，并通过对节点速度预处理，判断路径是否进入缺陷区，避免由于速度突变而产生局部走时最小值，追踪到最短路径。利用仿真对向后修正算法和传统的提高模型网格精度方法进行效果比较，得出向后修正算法能有效纠正弯曲射线追踪中的路径误差，且相比其他方法具有较高的运算效率。 4.使用Matlab对Lamb波传播进行了仿真研究，讨论了在不同类型的缺陷下，射线在板材内部的走时情况，仿真显示弯曲射线算法可以准确快速地对结构中可能存在的损伤区域进行定位和量化。同时对弯曲算法和直线算法的走时进行反演，对重建图像效果进行了比较，结果表明：弯曲射线算法重建的人工伤形状大小更接近于真实情况，具有更好的效果。 5.研究了图像合成技术在Lamb波无损检测中的应用。讨论了不同换能器密度对成像效果的影响，并利用SIRT算法重建缺陷，然后使用均值合成，平方根均值合成和几何均值合成法分别对所获得的图像进行合成处理。实验结果表明：合成之后的图像视觉上更接近于缺陷的真实形状，而通过对图像质量参数的定量化分析进一步证实了合成之后的图像质量得到显著改善。