我国高速公路通车里程已居世界首位,但按照国家规划仍有大量的建设需求。保证高速公路施工质量,对高速公路进行及时检测和养护,是保障高速公路顺利建成通车,保证高速公路服务国民经济质量的重要一环。传统的钻芯检测方法已无法适用高速公路迅猛发展和经济社会活动严重依赖交通网络的现实情况,国内外都对无损检测方法展开了大量的研究工作。超声波无损检测是目前技术可行性最好的无损结构检测方案,本文从实际需要出发,设计了一种基于超声波无损检测技术的路面结构检测软硬件系统,为高速公路路面质量数据的采集检测提供基础性支撑。首先本文中综述了超声波无损检测技术,论述了技术原理并讨论了路面结构因素对于超声波回波的影响与衰减规律,建立了基于超声波探测的路面无损检测模型和方法。随后,论文对超声波探测的硬件系统进行了设计和原型构建,设计了一种基于ARM的超声波手持探头方案。结合ZigBee无线传感器通信技术,实现了超声波探头数据的无线链路上传方式,使得超声波路面检测系统具备了灵活的配置能力和扩展能力。最后设计并实现了硬件平台之上的手持设备与上位机系统软件程序,并进行了简单的功能测试。本文的研究工作能够为高速公路的路面结构质量检测提供支撑服务,为高速公路质量检验与养护工作提供了高效的解决方案。通过简单的系统功能测试,验证系统具备初步的设计目标。