在以航空航天、国防军工为代表的高精尖领域,为保证系统安全可靠地工作,定期对核心零部件进行检测与评价是至关重要的。超声相控阵检测具有检测模式灵活、探测深度大和检测速度快等优势,已经成为上述领域的重要检测手段。但是常规相控阵检测方法的成像分辨率无法突破瑞利衍射极限,影响后续缺陷的评价,因此本文对基于时间反转算子的超分辨成像算法进行研究,同时针对时间反转算子估计对噪声敏感的问题深入分析,通过提高回波信号的信噪比,保证超分辨成像算法的稳定性,本文的主要研究工作如下:分析超声体波在固体介质中的传播特性。推导波动方程,针对建模仿真时常用的声波(柱面波和平面波)计算其特解表达式,研究声波在固体介质中的两种常见模态(横波和纵波)的相关特性,以及声波在不连续边界面处的作用,最后对声波在固体介质中的传播衰减特性进行分析,提出固体介质衰减系数的有效测定方法,为后续检测提供理论基础。对一维线性阵列进行建模。通过远场声压指向性函数分析阵列几何参数和激励信号频率对阵列检测性能的影响,证明通过增大激励信号频率,减小波长可以提高检测精度,限制阵元间距小于等于半波长可以在成像范围内有效消除栅瓣;利用波束轮廓建模对线性阵列发射声场进行可视化,证明通过幅度变迹可以有效抑制旁瓣并减小主瓣宽度,最后利用点传播函数建模对相控阵成像结果进行定性评价,证明在一定范围内增大阵元数目可以显著提高成像结果,通过上述分析可以指导实际检测时相控阵的选择。深入研究全聚焦成像算法和相干平面波复合成像算法,针对上述两种算法无法实现超分辨成像的不足,选择基于时间反转算子的多信号分类算法对被测物体内部结构进行检测,针对时间反转算子估计对噪声敏感的问题,提出基于多角度平面波的时间反转算子多信号分类算法,通过解析仿真验证,对于回波信号信噪比为SNR=20d B时,基于多角度平面波的时间反转算子多信号分类算法可以对径向距离为0.6λ的两个点状散射子实现超分辨成像。同时仿真得到基于多角度平面波发射的算法实现超分辨成像的回波信号信噪比最好大于6.5d B。对本文提出的改进算法进行有限元仿真验证。利用有限元方法建立精确的声波缺陷相互作用模型,然后利用基于多角度平面波的时间反转算子多信号分类算法对被测物体内部结构进行检测,验证多缺陷间的相互耦合作用对最终检测结果基本无影响;最后在回波信号信噪比SNR=6.5d B条件下对被测物体内部包含两个径向距离小于瑞利衍射极限的缺陷进行仿真,实现了对径向距离为一个波长大小的两个缺陷的超分辨成像,验证了改进算法在高噪声条件下的准确性与稳定性。