超声探头的声场分布直接影响着检测结果,了解声场分布对于检测的顺利进行、提高检测的效果都起着至关重要的作用。近几年,随着超声无损检测数学模型的发展和大容量个人计算机的普及,超声无损检测模拟和仿真迅速发展成为无损检测领域的一个重要分支。本文分析了超声波的传播规律,描述了多元高斯声束理论的公式,并建立了声场的分析模型。该模型是由一系列高斯声束叠加而成,可模拟直探头和聚焦探头水浸检测斜入射时的声场分布,计算效率高,易于在个人计算机上实现。在此基础上,基于多元高斯声束模型,利用个人计算机进行超声检测声场的模拟和计算,实现了检测声场的可视化。为了验证声场模拟的可靠性,利用小球法测量了直探头的水中辐射声场,将试验声场和模拟声场比较,发现多元高斯声束模型在远场区和大部分近场区都是有效的。因此,用该模型来分析各种不同探头实际超声检测的声场分布,是合理有效的。作者还进一步分析了界面曲率和波型转换对超声检测的影响,理论分析符合超声检测的一般规律。为了使多元高斯模型使用更加方便,本文设计并开发了基于多元高斯声束理论的超声检测声场模拟软件,该软件具有良好的图形用户界面,操作简单,可方便地实现直探头、聚焦探头和斜探头的检测声场模拟,可帮助检测人员进行检测过程的分析及结构件的可检性预测,并选择合适的检测工艺参数。侧通孔和平底孔都是超声无损检测中经常使用的人工缺陷,对标定检测系统精度和设置检测参数都有着非常重要的作用。本课题建立了基于多元高斯声束理论的超声测量模型,预测了各向同性的固体试件内侧通孔和平底孔的脉冲回波信号,并与实验信号对比,验证了模型的有效性。