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随着我国经济的飞速发展,火车的运行速度逐渐得到提高,火车运行的安全性也随之成为了人们广泛关注的问题,对火车轮对缺陷的检测并准确判断其位置,一直是铁道运输部门非常重视的问题。超声无损检测技术因为其穿透能力强,检测迅速等优势,是目前被广泛采用的技术,但是传统超声成像技术得到的图像分辨率较低,给缺陷的准确判断和评估带来一定的困难。为了改善轮对超声探伤成像质量,提高图像信噪比和缺陷的检出率,本文通过对超声成像技术的深入研究,针对轮对超声探伤的方法和特点,提出了将轮对探伤结果B扫描图像的直观性与合成孔径聚焦技术的高分辨率特性相结合的图像处理技术。首先,建立合成孔径聚焦超声成像算法的数学模型,进行了深入、详细的数据计算和分析,设计了算法方案,并在实验室条件下进行了数据采集和图像重建,对结果进行了分析和计算,验证了该方案的可行性和有效性。然后,建立了合成孔径聚焦轮对超声探伤成像的数学模型,对超声数据进行了分析,并以内部含有缺陷的CRH型车轮轮对为检测对象,进行了轮对探伤实验、数据采集,实现了基于合成孔径聚焦超声成像算法的轮对超声探伤图像重建,得到图像结果,并对结果进行比较和分析。另外,为了使图像成像质量更高,提出了两种优化方案,一是基于设定阈值和消除伪缺陷点,二是基于超声信号相关性的方案,分别设计了算法处理方案,得到图像显示结果,对结果进行比较和分析,并对三种算法通过图像结果、处理前后信号和运行时间三方面进行了比较。最后,采用图像客观质量评价方法,对重建图像的信噪比进行了定量计算,信噪比提高了6-8dB,达到了预期要求,并设计了软件控制界面,使图像结果更方便、直观的显示。结果表明该技术能有效提高轮对超声探伤成像的信噪比和分辨率,可以提供更准确详实的缺陷信息,提高探伤系统检出率。