随着时代的发展，当今社会对高速列车运行的安全保障极为关注，轮对作为列车的关键部件其无损检测标准也快速提高，提升轮对探伤超声成像系统的检测效果及精度已成为铁路无损检测领域的核心发展方向。为了优化和改善轮对探伤成像效果，本文以合成孔径聚焦技术为基础，提出了基于超声信号相关性的加权成像方法，并且研究了适用于阵列式探头的移动合成聚焦模型。　　在研究了传统合成孔径聚焦成像算法的基础上，在FieldⅡ平台对其进行了成像系统建模，并成功实现了传统合成孔径成像算法的仿真成像。针对传统的合成孔径聚焦算法成像信噪比和横向分辨率较低的问题，引入超声信号相关性的分析方法，提出了一种基于超声信号相关性的加权成像方法。以合成孔径聚焦算法为基础，分析了合成孔径范围内超声回波信号的相关性特征，同时定义了幅值相关系数以描述作为有效信号点的概率，用回波信号相关系数和幅值相关系数作为加权成像的权重。实验结果表明，相关性加权成像方法比传统算法能更好地提高成像的信噪比和横向分辨率。　　现今工业无损检测领域的实际应用中，采用多阵元阵列式探头的检测系统越来越多。阵列式探头与常规单阵元探头相比优势明显，已成为无损检测行业内应用与研究的主流。本文研究了阵列探头的延时叠加波束形成原理，建立了基于阵列探头的合成孔径模型，对单阵元、多阵元合成孔径模型的超声波束指向性进行了计算分析，通过仿真和实验的手段，对比了多种模型成像性能，为后续基于阵列探头的轮对超声无损检测系统提供了理论研究基础。。　　最后结合实际使用的CRH动车轮对超声无损检测系统，提出了针对旋转扫查模式的移动合成聚焦模型，完成了建模和超声波束指向性分析，并且通过仿真和实验数据的方式对模型进行了验证。