表面铜网结构泡沫夹层CFRP具有强度高、质量轻、抗氧化能力强和良好的避雷效果,在航空宇航工业领域得到了大范围的使用。在制作和使用的过程中,容易出现分层、脱粘和冲击缺陷,降低材料的使用性能,因此对材料进行跟踪成像检测成为难题,目前在役检测主要采用超声方法。针对机身尾段复合材料的特点,本文通过分析采用超声特征扫描成像技术层析成像方法,并研制便携式超声特征扫描成像系统进行跟踪成像检测。首先,分析机身尾段复合材料结构特点,针对疲劳损伤实验中设置的典型缺陷(分层、脱粘、冲击),开展检测方法研究和精准的定量研究。分析检测干扰因素(铜网和泡沫),研究识别方法和成像方法。使用超声特征成像中层析成像方法解决难点。设计并制作带有人工缺陷的试样,使用层析成像方法验证,结果直观可靠。然后,针对外场机身尾段复合材料的检测需求和结构特点。研制便携式超声特征扫描成像系统,包括固定装置、机械扫查架装置、运动控制系统和信号同步系统。具有便携式、稳定接触、高精度定位,整套系统运动稳定性和抗干扰能力强,控制最小步进为0.02mm,数据采集分辨率为0.1mm,检测深度方向分辨率为0.01mm。最后,使用便携式超声特征扫描成像系统对机身尾段典型缺陷进行跟踪成像检测,针对三种缺陷运用层析成像方法进行分析和处理,检测结果定量准确,可重复性高。研究结果表明:利用超声特征扫描成像技术层析成像方法识别分层、脱粘和冲击缺陷,便携式成像系统在役成像检测,适用于曲面等不规则面的检测,定量精度达到0.1mm,检测结果表明,层析成像方法对缺陷可识别,具有重复性和可靠性高的特点,满足了对机身尾段的跟踪成像检测要求。