超声相控阵动作原理

超声相控阵是超声探头晶片的组合，由多个压电晶片按一定的规律分布排列，然后逐次按预先规定的延迟时间激发各个晶片，所有晶片发射的超声波形成一个整体波阵面，能有效地控制发射超声束（波阵面）的形状和方向，能实现超声波的波束扫描、偏转和聚焦。

它为确定不连续性的形状、大小和方向提供出比单个或多个探头系统更大的能力。超声相控阵检测技术使用不同形状的多阵元换能器产生和接收超声波束，通过控制换能器阵列中各阵元发射(或接收)脉冲的不同延迟时间，变换声波到达(或来自)物体内某点时的相位关系，实现焦点和声束方向的变化，从而实现超声波的波束扫描、偏转和聚焦。

然后采用机械扫描和电子扫描相结合的方法来实现图像成像。通常使用的是一维线形阵列探头，压电晶片呈直线状排列，聚焦声场为片状，能够得到缺陷的二维图像，在工业中得到广泛的应用。

 线阵探头相控阵超声检测

基于相控阵对声束的控制原理,采用模拟软件CIVA对聚焦声场进行模拟.通过改变探头单组激发晶片数目,频率和聚焦深度,分析三者之间的关系;结合人工缺陷的实际检测结果,探讨聚焦与不聚焦检测的实施方法.试验表明,采用相控阵超声进行聚焦检测时存在焦点与声压位置的重合区和分离区,且合适的聚焦区域在近场区范围以内;不聚焦检测时应该根据缺陷的埋藏深度设置合理的单组激发晶片数目.以获得较好的检测效果.

相控阵超声检测优点

（1）相控阵的S扫：即同时拥有许多角度的超声波，相当于多种角度的探头同时工作，所以相控阵无需锯齿扫查，只要沿着焊缝移动探头即可，检测效率更高，适合自动化检测。

（2）相控阵的动态深度聚焦：而常规超声波一般没有（除了聚焦探头外），所以相控阵检测的灵敏度和分辨率都比常规超声检测高。

（3）相控阵检测可以同时进行B扫、D扫、S扫和C扫描，通过建模，缺陷显示非常直观。

（4）超声相控阵可以检测复杂形状的零件，比如可以检测叶片的叶根、螺栓、变径轴。

相控阵超声检测

动态深度扫描又称动态深度聚焦，超声声束沿阵元中轴线，对不同深度的焦点进行扫描。分为发射动态深度聚焦和接收动态深度聚焦：发射动态聚焦即在发射时以不同聚焦深度延迟对探头进行分别激发，声束焦点在空间中深度方向延伸；接收动态聚焦在发射时使用单个聚焦脉冲，通过接收时不同深度接收延迟对回波脉冲重新聚焦。右图为动态深度扫描示意图，以及普通扇形扫描成像和动态深度聚焦成像对比。