柱状体工件广泛应用于航天航空、国防弹药等领域。由于在生产过程当中，会产生物体表面或内部的缺陷，影响着产品的最终使用性能。因此在产品生产或使用前需要对其进行检测，以确保正常使用。本文以柱状体工件为对象，以超声检测技术为手段，研究工件内缺陷回波信号特征提取技术和三维反演方法。论文介绍了柱状体工件的超声自动检测原理，针对标准工件进行超声信号采集，分析了自动检测过程中特征回波信号的特点及噪声的来源，确定了信号处理的方案；分别采用希尔伯特-黄和小波变换进行特征提取，结果表明，两种方法都能有效的抑制噪声并提取缺陷特征，小波变换方法信噪比略高一些，但处理效果与小波基的选择有很大关系。推导了基于Born近似和渡越时间的缺陷反演方法，并针对标准工件内的孔形缺陷进行三维反演，分析了两种方法的优劣性：Born近似法由于其近似的原理，只适用近中心孔缺陷；渡越时间法能够适用于所有缺陷的三维反演，但对于近中心孔缺陷，效果不如Born近似法。在实际中，可依据检测要求和缺陷情况，选择相应的特征提取方法和三维反演方法。论文的研究成果对于类似结构产品的超声自动检测具有参考意义。