超声层析成像技术作为无损检测成本较低的手段之一,可以用图像的方式精确完整地反映层析面上检测体内部质量,较传统方法有明显优点,因而成为一种独特有效的无损检测手段。层析成像中主要包括两个相互关联的计算部分:正演和反演。正演求取射线路径,反演求取模型波慢正量。超声波在混凝土中的传播特性,以及混凝土本身的不均匀性,使得超声波的实际传播路径发生弯曲。论文在分析正演弯曲射线追踪的基础上,引入最短路径射线追踪算法(SPT)。针对反演常用算法均存在计算精度不高,在测试数据存在误差的情况下容易发散等不足,提出了改进的共轭梯度法(PCG)和基于QR分解的阻尼最小二乘法(DLSQR)。论文在迭代的过程中利用最短路径射线追踪算法(SPT)正演射线的实际行走路径,将最短路径射线追踪算法(SPT)引入混凝土超声层析成像中。分析研究共轭梯度法(CG)对于病态矩阵收敛速度慢的特点,提出一种新的预条件子M,并且结合一般的共轭梯度法,导出了预条件共轭梯度法(PCG)。鉴于对于数据误差较大时,基于QR分解的最小二乘(LSQR)算法仍会发散。为提高LSQR算法的抗噪能力,抑制迭代过程中数据误差的发散,可对迭代求解过程施加一定的阻尼,构成阻尼LSQR算法(DLSQR)。计算机仿真结果及混凝土试件的试验结果表明,SPT算法的引入,进一步提高了图像重建的精度和质量。PCG算法使用预处理方法改善其条件数,加快迭代的收敛速度。DLSQR算法具有良好的稳定性、较小的存储容量和计算量,适合病态问题求解。