本发明公开了一种管道小缺陷轴向长度检测方法及其应用。该方法在分析超声导波管道检测缺陷信号反射特点的基础上，建立过完备原子库，从过完备原子库中选出与待分解信号最为匹配的原子，信号可分解为在最佳原子上的分量和残差，剩下的残差部分继续分解直到满足结束条件，从而将小缺陷反射信号分解为缺陷前端反射信号和后端反射信号，缺陷的轴向长度可由计算前后端反射信号的时间差和超声导波在管道中传播速度的乘积得到。计算过程中由于过完备原子库容量大，导致计算工作量大和收敛慢，因此采用改进的匹配追踪算法来优化求解，不仅可提高计算速度，还可以对小缺陷的轴向长度实现定量测量，有利于实现管道超声导波检测诊断健康状态评估。