针对常规方法难以检测镁合金涂层缺陷的问题，提出采用非线性超声检测技术对含有不同程度微缺陷的镁合金聚乳酸涂层试件进行检测。同时，由于镁合金涂层试件较小，可容纳的正弦脉冲周期数较少，导致超声非线性系数β的计算易受到噪声和频率偏移的干扰而产生较大误差，提出采用截断-最小二乘法（truncation least square method，简称TC-LS）等4种信号处理方法对涂层试件检测信号进行处理，并进行仿真试验研究。结果表明：TC-LS计算β的误差在5%以内，在抗噪能力和处理少周期数信号能力上比其他3种方法更强、精度更高。对实测信号研究分析表明，TC-LS比离散傅里叶变换（discrete Fourier transform，简称DFT）得到的β值趋势变化更加明显，能够更有效计算β值，为非线性超声信号处理提供了一种新方法。