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超聲相控陣檢測(cè)是一種強(qiáng)大的NDT技術(shù)，而且越來(lái)越多地應(yīng)用到實(shí)踐中。

什么是相控陣？

一個(gè)陣列探頭就是在一個(gè)單一外殼中包含多個(gè)單個(gè)晶片的探頭，相控的意思是這些晶片被按序列完成脈沖觸發(fā)的方式。一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)相控陣系統(tǒng)基于一個(gè)的超聲探頭，這個(gè)探頭包含很多單個(gè)晶片（一般從16個(gè)到256個(gè)不等），這些晶片可根據(jù)編排的序列被分別觸發(fā)。這些探頭可以接觸方式，或在水浸檢測(cè)中，與各種類(lèi)型的楔塊一起使用。它們的形狀可以是正方形、長(zhǎng)方形或圓形，常見(jiàn)的檢測(cè)頻率范圍為1到10 MHz。您可以從接下來(lái)的各小節(jié)中了解到有關(guān)相控陣探頭的更詳細(xì)的信息。

相控陣系統(tǒng)進(jìn)行脈沖觸發(fā)，并從一個(gè)陣列的多個(gè)晶片接收信號(hào)。對(duì)這些晶片進(jìn)行脈沖觸發(fā)的方式是要使多條聲束匯合到一起，并形成一個(gè)以所期望的方向傳播的單個(gè)波前。同理，接收器的功能是將來(lái)自多個(gè)晶片的輸入?yún)R集成一個(gè)單個(gè)的表現(xiàn)形式。

因?yàn)橄嗫丶夹g(shù)可以實(shí)現(xiàn)電子聲束的形成和偏轉(zhuǎn)，從而可以從單一陣列探頭中生成大量不同的超聲聲束的束流剖面，而且這種聲束偏轉(zhuǎn)可被動(dòng)態(tài)編程配置以創(chuàng)建電子掃查：

相控陣系統(tǒng)具有如下性能：

1. 使用軟件控制聲束角度、焦距和聲束點(diǎn)的大小。在每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)可以動(dòng)態(tài)掃查這些參數(shù)，以為每個(gè)不同幾何形狀的工件優(yōu)化入射角和信噪比。
2. 可使用一個(gè)單個(gè)多晶片的小探頭和楔塊進(jìn)行多角度檢測(cè)，既可以單一固定角度進(jìn)行掃查，也可以多個(gè)角度進(jìn)行掃查。
3. 得益于這些性能，在檢測(cè)復(fù)雜幾何形狀的工件，或在進(jìn)行因工件的幾何形狀而限制接觸范圍的檢測(cè)時(shí)，相控陣系統(tǒng)具有更大的靈活性。
4. 通過(guò)多個(gè)晶片而實(shí)現(xiàn)的多路傳輸技術(shù)，可使探頭從一個(gè)位置上，無(wú)需移動(dòng)，即可完成高速掃查。探頭在同一個(gè)位置就可以不同的檢測(cè)角度進(jìn)行一次以上的掃查。

它們的優(yōu)勢(shì)是什么？

超聲相控陣系統(tǒng)可被用于幾乎任何在傳統(tǒng)意義上可以使用常規(guī)超聲探傷儀的檢測(cè)應(yīng)用中。焊縫檢測(cè)和裂縫探測(cè)為兩項(xiàng)重要的應(yīng)用，因?yàn)樵诎ê娇蘸教臁?/span>電力生產(chǎn)、石油化工、金屬坯材和管件商品供應(yīng)、輸運(yùn)管線建造與維護(hù)、結(jié)構(gòu)金屬、以及一般制造業(yè)在內(nèi)的各種工業(yè)領(lǐng)域中都會(huì)用到這兩項(xiàng)檢測(cè)。相控陣技術(shù)還可有效地用于腐蝕測(cè)量應(yīng)用，以縱剖面圖形式表現(xiàn)材料的剩余壁厚。

相控陣技術(shù)優(yōu)于常規(guī)超聲技術(shù)之處在于它可以使用單個(gè)探頭組合件中的多個(gè)晶片對(duì)聲束進(jìn)行偏轉(zhuǎn)、聚焦和掃查。利用通常被稱為扇形掃查的聲束偏轉(zhuǎn)，可以適當(dāng)?shù)慕嵌壬杀粶y(cè)工件的映射圖像。這樣就極大地簡(jiǎn)化了檢測(cè)幾何形狀較為復(fù)雜的工件的過(guò)程。此外，在檢測(cè)空間有限，不能方便進(jìn)行機(jī)械掃查的情況下，探頭的狹小底面及其無(wú)需被移動(dòng)即可以不同角度發(fā)射聲束的能力更有助于檢測(cè)這類(lèi)形狀復(fù)雜的工件。扇形掃查一般還用于焊縫檢測(cè)。使用單個(gè)探頭以多個(gè)角度檢測(cè)焊縫的能力極大地提高了探測(cè)焊縫異常狀態(tài)的幾率。電子聚焦可在會(huì)出現(xiàn)缺陷的位置處優(yōu)化聲束的形狀和大小，從而可進(jìn)一步提高檢出率。在多個(gè)深度位置聚焦的能力，還可提高體積檢測(cè)中定量關(guān)鍵性缺陷的能力。這種聚焦特點(diǎn)可以顯著改進(jìn)挑戰(zhàn)性應(yīng)用中的信噪比，而且沿多組晶片進(jìn)行的電子掃查還可以迅速生成C掃描圖像。

相控陣系統(tǒng)的潛在弱勢(shì)是相對(duì)較高的成本，以及對(duì)操作人員進(jìn)行培訓(xùn)的要求。然而，由于相控陣技術(shù)具有較大的靈活性以及在具體檢測(cè)中可以節(jié)省很多時(shí)間，因此成本較高這個(gè)缺點(diǎn)常常會(huì)得到補(bǔ)償。

------文章摘自?shī)W林巴斯GUANWANG