相控陣超聲檢測發(fā)射與接收

相控陣聲束的激發(fā)和接收過程主要由激發(fā)與接收模塊、器、探頭陣元三個模塊組成，工作時激發(fā)模塊將一定幅值的的觸發(fā)信號傳送至器，按發(fā)射聚焦法則分別計算各陣元聲束發(fā)射的延遲時間，并對觸發(fā)信號的脈沖寬度進行整合，整合后的脈沖信號分別加載至各個陣元。由于延遲的存在，各陣元發(fā)射的聲束相位不一，聲束在空間中產生疊加形成入射波波陣面，并聚焦在一定深度，以此進行工件中缺陷的檢測。

相控陣聲束的聚焦與偏轉

相控陣依照聚焦法則控制探頭各個陣元發(fā)射和接收信號的時間，由于時間差的存在，每個陣元發(fā)射聲波的波陣面在空間中傳播逐漸匯聚成一點，從而達到聲束聚焦的效果。以軸線聚焦為例，分別計算各陣元至預設焦點的聲程，從而得到聲束由陣元傳播至該焦點處所需的時間，并與其中值進行差值計算從而得到各陣元的延遲值。相控陣的聚焦和偏轉示意圖如圖2所示，其中（a）為聲束在軸線上聚焦，（b）為聲束呈現一定角度偏轉。

相控陣超聲檢測

動態(tài)深度掃描又稱動態(tài)深度聚焦，超聲聲束沿陣元中軸線，對不同深度的焦點進行掃描。分為發(fā)射動態(tài)深度聚焦和接收動態(tài)深度聚焦：發(fā)射動態(tài)聚焦即在發(fā)射時以不同聚焦深度延遲對探頭進行分別激發(fā)，聲束焦點在空間中深度方向延伸；接收動態(tài)聚焦在發(fā)射時使用單個聚焦脈沖，通過接收時不同深度接收延遲對回波脈沖重新聚焦。右圖為動態(tài)深度掃描示意圖，以及普通扇形掃描成像和動態(tài)深度聚焦成像對比。

相控陣超聲檢測線性超聲換能器各個參數對聚焦聲束的一般影響

陣元數：增加陣元數量可以增加聲束指向性能。陣元數越多主瓣寬度越小，旁瓣也會變小。但是也增加了系統的復雜性和成本。為了滿足系統性能和成本，我們認為取即能滿足一般情況下聲束的要求。所以，一般在目前國外的超聲相控陣儀器的陣元數都在16-64之間。

偏轉角度：偏轉角度越小，聲束指向性越好。偏轉角度越大主瓣寬度越大。同時還可能會帶入柵瓣。所以在目前醫(yī)學和工業(yè)超聲應用中θ偏轉角度控制在60°。這樣既能滿足聲束指向性的要求，同時也不會帶入柵瓣。