超声漏表面波具有非接触检测、相对较好的声束指向性、检测灵敏度高等优点,适用于金属零件的表面及亚表面缺陷检测及无损评价。相比于接触式激发的普通表面波,超声漏表面波可以通过运动控制装置实现自动化扫描检测及缺陷成像,避免了因介质耦合状态等误差所致检测精度下降和成像质量降低等问题。本文在国内已有研究的基础上,开展了金属表面缺陷超声漏表面波检测及合成孔径聚焦成像方法研究。研究的主要工作如下:(1)进行了漏表面波声场的点源解析和仿真研究,详细分析了超声漏表面波的产生过程、声波传播特性以及独有的声波“泄漏”特征,为实现金属表面超声漏表面波缺陷检测实验和高分辨率成像奠定了理论基础。(2)开展了金属表面缺陷超声漏表面波检测及成像实验,以声束入射角和传播距离为变量,对超声漏表面波折射效率和声能衰减进行了定量分析,探究了超声漏表面波激励声波入射角的误差范围及其有效检测范围。通过一维连续小波变换,对缺陷信号进行时频分析,解析了超声漏表面波缺陷回波信号的成分及其时频特性,为金属表面缺陷信号的处理和成像奠定了实验基础。(3)研究了超声漏表面波的缺陷成像能力,对不同传播距离下的小孔缺陷进行了B扫成像,结合距离-幅值衰减曲线,分析了特定条件下超声漏表面波的最佳缺陷检测及成像范围。使用主成分分析法,从回波中提取了缺陷信号成分,并抑制了系统噪声和部分结构噪声,最后通过合成孔径聚焦成像技术,大幅提高了漏表面波的成像信噪比,降低了缺陷成像误差。(4)针对主成分分析算法难以适用于低信噪比场合以及一般合成孔径成像算法计算量过大、计算时间过长、成像效率低等缺点,联合主成分分析算法和小波隐马尔可夫算法进行信号处理,大幅抑制了超声漏表面波缺陷检测信号中结构噪声分量和系统噪声分量。基于相位迁移的频域合成孔径成像算法,推演至超声漏表面波缺陷成像领域,以提高缺陷成像质量和成像效率。实验结果表明该算法能够在改善回波信号信噪比的前提下,大幅提高成像效率和成像质量。