气体管道及存储设备的泄漏通常会导致严重的安全事故。因此,气体泄漏的快速检测技术对于气体的安全运输和储存至关重要。目前,已经提出了各种用于气体泄漏检测和定位的方法。其中,声学方法以其适用范围广、无气体选择性等优点已经成为当下的研究热点。常用的声学检测方法包含两大类:第一类为传统的一维检测方法,此类方法可以实现泄漏源的定位,但精度较低,且无法实现泄漏源的成像检测。另一类为常用的二维检测方法,此类方法可以实现泄漏源的成像检测,动态直观、检测效率高,但气体泄漏的二维检测方法目前仍处于采用简单小型阵列的初步研究阶段,成像分辨率和定位精度低,且无法实现泄漏源的三维定位。调研发现,目前仍缺少一种适用于气体泄漏源的三维定位成像检测方法。本文创新性地提出了一种基于基尔霍夫衍射声全息的泄漏源三维定位成像检测方法。与现有的气体泄漏检测技术相比,此方法具有诸多优势:首先,可以获得更准确的声场信息,这种附加信息不仅可以带来更准确的检测结果,而且可以引入深度信息实现泄漏源的三维检测效果。其次,建立了基于基尔霍夫衍射的声全息技术,可以实现较大距离泄漏源的声场重构和定位。最后,将虚拟相控阵技术引入气体泄漏检测与定位中,在降低系统成本和复杂度的同时又确保泄漏源成像检测和定位的精度。本文首先对基尔霍夫衍射声全息算法和互功率谱法进行了分析,并仿真实现了对目标声源的三维定位和声场成像,同时分别讨论了阵元数目、阵元间距及目标源距离对重建精度的影响。然后,搭建了气体泄漏的实验检测平台,通过验证泄漏声场的平稳性以及虚拟阵列的有效性最终实现了对实际泄漏声源的三维定位和成像检测。最后,进行了一系列的实验评估了该方法的稳定性。实验结果表明,此方法可以对气体泄漏源进行三维定位和成像检测,且具有良好的工业应用性能。因此,此方法在泄漏源识别与控制方面具有巨大的应用潜力。