超声相控阵技术在工业上的应用

　　1超声相控阵技术简介

　　普通超声探头通常由一个晶片来产生超声波，其声束的传播角度是唯一的，在实际检测中，为了防比漏检，通常需要进行不同角度的扫查。相控阵探头是由许多独立的晶片构成的，每个晶片都能被单独激发。这些探头由特殊的装置驱动，能够在每个通道独立的、同步的发射和接收信号。超声相控阵的一个重要特性就是可以通过软件来改变超声波束的特性。根据系统软件设置，每个晶片都能通过不同的时间延时来激活，并发射和接收超声信号。另外扫查角度范围、聚焦深度和焦点尺寸等也都能通过软件控制。因而在一定程度上克服了常规超声由十声束的方的在缺陷检出和定量上的限制。

　　超声相控阵的两个重要特性是偏转和聚焦，这些特性在理论上的实现都是基于波的叠加和干涉以及惠更斯原理。相控阵探头根据晶片的排布可以分成环阵、一维线阵、扇形环阵、二维矩阵、曲率线阵等。超声相控阵技术在扫查方式上主要分为线性扫查、扇形扫查、动态深度聚焦等，在显不方式上分为A显T. H显不、C显T. D显T. S显T等。

　　上世纪80年代，出现了工业用相控阵系统，这种系统非常的大，需要把数据传入电脑来进行数据处理和图像展不，至少需要两个人来操作。这类设备大部分都是用在在役电站的检查中，特别是核电领域。上世纪90年代以来，随着电子和软件技术的发展，依靠低功率的电子兀件、低能耗的结构，结合微处理器技术，使得电池驱动的相控阵设备的产生成为可能。1997年，RD/TECH公司发布了便携式的相控阵设备TomoscanFOCUS，它使得相控阵信号产生、数据处理、显T和分析都能在一台仪器上完成，从此相控阵技术的应用领域更加广阔。下面将介绍一些国外相控阵应用的实例。

　　2电力

　　超声相控阵技术可以检测电站汽轮机叶根的应力腐蚀裂纹。汽轮机的几何形状比较复杂，被检工件的接触而有限，在检测时需要保证缺陷漏检率越小越好，利用超声相控阵技术可以根据应用来优化探头设计，依据声线追踪功能来改进扫查工艺，同时还能使用相对较高的探头频率，利用CAD覆盖功能直观的显不缺陷的位置，利用扇形扫查可以进行多角度的扫查，囚此相比常规超声来说，检出率要高，另外由于采用电子扫查取代栅格扫查，囚此检测速度要快得多[1]。

　　长期以来，接管的检测卞要采用常规超声的方法，由十接管几何形状的复杂性需要考虑仪器的设置，接管的壁厚以及曲率效应的影响，加上常规超声的A扫显不方式，因此判读接管缺陷需要耗费大量的时间，国外的研究表明，结合自动扫查架和编码器，利用相控阵自动扫查接管的内表而和外表而是可行的[2]。