目前高速列车已经渐渐成为我国城际轨道交通的核心技术装备,为了满足载客容量大、快速乘降、快起快停的运营要求,对其零部件等进行安全检测至关重要,车轮是高铁车辆的重要组成部件,为此本文针对时速400公里级别的高铁车轮的缺陷检测质量要求,利用激光超声检测技术,研究0.5mm级别的内部缺陷的检测。首先总结了有关激光热弹效应激发超声波的理论,结合激光热弹效应特点,整理并推导了激光热弹效应激发超声波的理论。其次利用COMSOL有限元模拟软件对激光超声检测和压电晶片激发超声检测两种方法进行了模拟仿真。通过对激光超声的数值模拟的分析,得出在激光激励过程中材料内部温度场和应力场的分布,以及超声波在材料内部的传播过程和各点声压变化等;通过对压电晶片激发超声波的数值模拟的分析,得出超声波在试件内部的传播及声压信号的变化曲线。同时分别在激光超声和压电超声两种检测方法的仿真模型中添加了不同尺寸的直通孔缺陷,通过分析声压信号的变化,来确定缺陷的大小和位置。之后通过对比以上两种检测方法的数值模拟结果,分析两种方法在检测微小缺陷时的优劣势,以及影响微小缺陷检出的主要因素,结果表明,材料对激光的吸收率,材料中超声的传播性质以及超声信号的接收和处理等都是影响缺陷评估的主要因素。最后本文利用了AOS高级超声相控阵全聚焦成像平台,采用TFM成像算法,对缺陷试样上不同尺寸大小的缺陷做了检测实验,对其回波信号进行了分析。通过实验验证了仿真工作的正确性;同时验证了使用高级超声相控阵全聚焦成像平台,可实现0.5mm直通孔缺陷的检测,并且在一定的误差范围内,可定位缺陷的位置。