材料的微小缺陷检测有利于预防材料失效和保证产品质量安全。激光超声技术是一种把超声的穿透性和激光的高精度结合起来的新型的无损检测技术,激光超声技术应用的难点在于搭建高效的激光超声检测装置和研究宽频激光超声数据处理方法。根据激光超声的特点和优势设计了基于兰姆波时频分析的微小缺陷检测系统,并设计和搭建扫描式激光超声微小缺陷检测装置。通过深入研究激光超声的激发理论和激光激励超声的信号特征提出波场传播成像算法和波场累积总能量成像算法。本文对激光超声的三项关键问题进行了研究:将兰姆波理论同激光超声技术相结合,提出了基于兰姆波的激光超声微小缺陷检测方法,在研究兰姆波频散特性和多模式特性的基础上,选用Gabor变换对激光激励超声信号进行时频分析,使用该方法能有效识别金属薄板上的微小缺陷,检测结果直观,检测方法简单。采用激光激发-超声接收方式的扫描式微小缺陷检测装置对待测缺陷区域进行扫描,并使用波场传播成像算法对所测数据进行处理,该算法的数据处理结果显示为动画,能直观地观察到激光激励超声波在金属板中的传播过程,并有效地对缺陷进行定位和缺陷大小评估。使用超声激发-激光接收方式的自动扫描式微小缺陷检测装置对待测试件进行缺陷扫描检测,并提出另一种成像算法:波场累积总能量成像算法,结合该算法可以检测出金属薄板上的微小缺陷并实现缺陷定位。检测效率高,算法简单,结果显示直接。