超聲相控陣發(fā)展

超聲相控陣技術(shù)已有近20多年的發(fā)展歷史。初期主要應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,醫(yī)學(xué)超聲成像中用相控陣換能器快速移動(dòng)聲束對(duì)被檢的地方成像;大功率超聲利用其可控聚焦特性局部升溫?zé)岑熤伟?使目標(biāo)組織升溫并減少非目標(biāo)組織的功率吸收.系統(tǒng)的復(fù)雜性、固體中波動(dòng)傳播的復(fù)雜性及成本費(fèi)用高等原因使其在工業(yè)無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用受限。然而隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,超聲相控陣技術(shù)逐漸應(yīng)用于工業(yè)無(wú)損檢測(cè),特別是在核工業(yè)及航空工業(yè)等領(lǐng)域。由于數(shù)字電子和DSP技術(shù)的發(fā)展，使得準(zhǔn)確延長(zhǎng)時(shí)間越來(lái)越方便，因此近幾年,超聲相控陣技術(shù)發(fā)展的尤為迅速。

超聲相控陣的角度補(bǔ)償

傳統(tǒng)工業(yè)相控陣定量方法不具有角度、聲程、晶片增益修正技術(shù)，多晶片探頭通過(guò)楔塊入射到工件內(nèi)部時(shí)存在入射點(diǎn)漂移現(xiàn)象和能量分布變化。采用單一入射點(diǎn)校準(zhǔn)方式與常規(guī)距離-波幅曲線修正，造成的扇形掃查區(qū)域中能量分布不均勻及測(cè)量誤差等問(wèn)題未能有效解決，如圖7 所示。而ISONIC-UPA 相控陣設(shè)備具有角度補(bǔ)償功能，能有效地解決此類(lèi)問(wèn)題。

所謂角度補(bǔ)償就是針對(duì)不同的聚焦法則，輸入扇形掃查所需的角度范圍及入射角度的增量后，晶片可以分別進(jìn)行角度增益調(diào)整，也就是晶片角度增益修正。

有了角度增益補(bǔ)償設(shè)置功能，可以取代傳統(tǒng)的通過(guò)設(shè)置DAC曲線的方法來(lái)補(bǔ)償增益變化。在ASME Case2557 標(biāo)準(zhǔn)中明確指出進(jìn)行扇形掃描時(shí)要進(jìn)行角度增益補(bǔ)償。角度增益補(bǔ)償曲線如圖8所示，經(jīng)過(guò)角度補(bǔ)償后得到的等量化數(shù)據(jù)。

相控陣超聲檢測(cè)

相控陣檢測(cè)可以同時(shí)擁有B掃、D掃、S掃和C掃描，可以通過(guò)建模，建立一個(gè)三維立體圖形，缺陷顯示非常直觀，哪怕不懂NDT的人都能看明白，而常規(guī)超聲波只能通過(guò)波形來(lái)分辨缺陷。

超聲相控陣可以檢測(cè)復(fù)雜工件，比如可以檢測(cè)渦輪葉片的葉根，常規(guī)超聲波檢測(cè)因?yàn)樘筋^聲束角度單一，存在很大的盲區(qū)，造成漏檢。而相控陣可以快速，直觀的檢測(cè)。

相控陣探頭參數(shù)影響

相控陣超聲陣列探頭的性能對(duì)檢測(cè)分辨率的影響很大，如何設(shè)計(jì)探頭參數(shù)是極為關(guān)鍵的技術(shù)之一。要想獲得化的設(shè)計(jì)效果需要研究相控陣陣列探頭對(duì)聲束指向性、聚焦效果等特性的影響。

影響聲束特性的探頭參數(shù)主要包括：探頭陣元數(shù)（N）、陣元間距（d）和陣元寬度（a）。這里列舉一個(gè)通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)分析相控陣探頭參數(shù)對(duì)聚焦聲場(chǎng)的影響，并計(jì)算確定合適的陣列參數(shù)，以獲得較好的聲束特性，從而使超聲檢測(cè)的分辨力提高。