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

什么是相控陣？

一個陣列探頭就是在一個單一外殼中包含多個單個晶片的探頭，相控的意思是這些晶片被按序列完成脈沖觸發(fā)的方式。一般來說，一個相控陣系統(tǒng)基于一個的超聲探頭，這個探頭包含很多單個晶片（一般從16個到256個不等），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，或在水浸檢測中，與各種類型的楔塊一起使用。它們的形狀可以是正方形、長方形或圓形，常見的檢測頻率范圍為1到10 MHz。您可以從接下來的各小節(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)，并從一個陣列的多個晶片接收信號。對這些晶片進(jìn)行脈沖觸發(fā)的方式是要使多條聲束匯合到一起，并形成一個以所期望的方向傳播的單個波前。同理，接收器的功能是將來自多個晶片的輸入?yún)R集成一個單個的表現(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。在每個檢測點(diǎn)可以動態(tài)掃查這些參數(shù)，以為每個不同幾何形狀的工件優(yōu)化入射角和信噪比。
2. 可使用一個單個多晶片的小探頭和楔塊進(jìn)行多角度檢測，既可以單一固定角度進(jìn)行掃查，也可以多個角度進(jìn)行掃查。
3. 得益于這些性能，在檢測復(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時，相控陣系統(tǒng)具有更大的靈活性。
4. 通過多個晶片而實(shí)現(xiàn)的多路傳輸技術(shù)，可使探頭從一個位置上，無需移動，即可完成高速掃查。探頭在同一個位置就可以不同的檢測角度進(jìn)行一次以上的掃查。

它們的優(yōu)勢是什么？

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)超聲探傷儀的檢測應(yīng)用中。焊縫檢測和裂縫探測為兩項(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)域中都會用到這兩項(xiàng)檢測。相控陣技術(shù)還可有效地用于腐蝕測量應(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探頭組合件中的多個晶片對聲束進(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工件的映射圖像。這樣就極大地簡化了檢測幾何形狀較為復(fù)雜的工件的過程。此外，在檢測空間有限，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需被移動即可以不同角度發(fā)射聲束的能力更有助于檢測這類形狀復(fù)雜的工件。扇形掃查一般還用于焊縫檢測。使用單個探頭以多個角度檢測焊縫的能力極大地提高了探測焊縫異常狀態(tài)的幾率。電子聚焦可在會出現(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。在多個深度位置聚焦的能力，還可提高體積檢測中定量關(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)的潛在弱勢是相對較高的成本，以及對操作人員進(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中可以節(jié)省很多時間，因此成本較高這個缺點(diǎn)常常會得到補(bǔ)償。

------文章摘自奧林巴斯GUANWANG