超声波相控阵检测技术及其使用

无损检测新技术-超声波相控阵检测技术简介夏纪真无损检测资讯网 广州市番禺区南村镇恒生花园14梯701 邮编：511442摘要：本文简单介绍了超声波相控阵检测技术的基本原理、应用与局限性关键词：无损检测超声检测相控阵1 超声波相控阵检测技术的基本原理超声波相控阵检测技术是一种新型的特殊超声波检测技术，类似相控阵雷达、声纳和其他波动物理学应用，依据惠更斯（Huyghens-Fresnel）原理：波动场的任何一个波阵面等同于一个次级波源；次级波场可以通过该波阵面上各点产生的球面子波叠加干涉计算得到。

并显示保真的（或几何校正的）回波图像，所生成材料内部结构的图像类似于医用超声波图像。

常规的超声波检测技术通常采用一个压电晶片来产生超声波，一个压电晶片只能产生一个固定的声束，其波束的传递是预先设计选定的，并且不能变更。

超声波相控阵检测技术的关键是采用了全新的发生与接收超声波的方法，采用许多精密复杂的、极小尺寸的、相互独立的压电晶片阵列（例如36、64甚至多达128个晶片组装在一个探头壳体内）来产生和接收超声波束，通过功能强大的软件和电子方法控制压电晶片阵列各个激发高频脉冲的相位和时序，使其在被检测材料中产生相互干涉叠加产生可控制形状的超声场，从而得到预先希望的波阵面、波束入射角度和焦点位置。

因此，超声波相控阵检测技术实质上是利用相位可控的换能器阵列来实现的。

超声波相控阵激发的超声波进入材料后，仍然遵循超声波在材料中的传播规律。

因此，对于常规超声波检测应用的频率、聚焦的焦点尺寸、聚焦长度、入射角、回波幅度与定位等等，超声波相控阵也是同样应用的。

超声波相控阵探头的每个压电晶片都可以独立接受信号控制（脉冲和时间变化），通过软件控制，在不同的时间内相继激发阵列探头中的各个单元，由于激发顺序不同，各个晶片激发的波有先后，这些波的叠加形成新的波前，因此可以将超声波的波前聚焦并控制到一个特定的方向，可以以不同角度辐射超声波束，可以实现同一个探头在不同深度聚焦（电子动态聚焦）。

使用超声相控阵技术的无损检测方法与技巧超声相控阵技术是一种常用于无损检测的技术，它通过使用一组探头向待测物体发射超声波，并接收其反射波，从而获取物体内部的信息。

相比传统的单点检测技术，超声相控阵技术具有更高的分辨率、更广的探测范围和更强的穿透力。

本文将介绍使用超声相控阵技术进行无损检测的方法和技巧。

首先，准备工作是使用超声相控阵技术进行无损检测的关键。

需要选取合适的探头和超声仪器。

探头的选择应根据待测物体的尺寸、形状和材料选择合适的频率、探头尺寸和探头阵列形式。

超声仪器的性能也需要符合要求，包括信号发射和接收的灵敏度、增益、滤波器和数据处理能力等。

其次，进行检测前需要进行合适的准备工作。

首先要对待测物体进行表面清洁，以保证超声波能够有效传播和反射。

其次要选择合适的耦合介质，将探头与待测物体保持良好的接触。

对于粗糙表面的物体，可以使用凝胶或液体耦合剂，而对于平滑表面的物体，可以尝试使用接触探头。

在实际检测过程中，需要注意一些技巧以提高检测的准确性和效率。

首先，要选择合适的扫查模式，可以根据实际需求选择直线扫查、螺旋扫查或网格扫查等。

其次，要根据待测物体的不同部位和表面形态进行特定的检测调节，例如调整传感器的入射角度和倾斜角度，以最大限度地获取有用的信息。

此外，在数据处理方面也有一些技巧可以加以应用。

首先是信号增强技术，可以通过滤波、均衡和增益调节等方式，提高信号质量。

其次是多角度检测技术，通过改变入射角度和探头位置，获取多个角度的数据，从而提高检测精度。

最后是图像重建技术，通过将多个数据进行整合和处理，生成更清晰、更具信息量的图像或曲线。

需要注意的是，在使用超声相控阵技术进行无损检测时，也存在一些潜在的问题和限制。

首先是探头的选择较为复杂，需要根据具体情况进行合理选择。

其次是背景噪声和杂散信号可能干扰检测结果，需要进行相应的滤波和处理。

此外，超声相控阵技术对于复杂结构和多层材料的检测可能存在一定的困难，需要结合其他技术进行辅助。

相控阵超声波成像技术是近年来超声医学领域的一项重要技术，其中archer相控阵超声波技术更是在这一领域中占据着重要地位。

本文将对archer相控阵超声波进行详细介绍。

一、相控阵超声波成像技术相控阵超声波成像技术是利用超声波的高频振动产生的超声波信号来对人体进行成像的一种医学技术。

这种技术的主要原理是利用超声波在物体中传播的速度和方向信息，通过数学算法处理后得到图像。

相比于传统的B超成像技术，相控阵超声波成像技术具有分辨率高、能够获取三维信息等优点。

二、archer相控阵超声波技术的原理archer相控阵超声波技术是相控阵超声波成像技术的一种重要形式，它的原理主要是利用超声波在物体内部的反射和多个超声源之间的相互作用，从而实现对人体内部的成像。

具体来说，archer相控阵超声波技术使用多个超声发射器和接收器，将超声波信号在人体内部扫描，通过计算机算法对信号进行处理，生成高清晰度的三维图像。

这种技术可以通过调节超声源之间的相位差、振幅和时间延迟等参数，实现对人体内部不同部位的成像。

三、archer相控阵超声波技术的应用1.医学领域archer相控阵超声波技术在医学领域中被广泛应用，主要是因为它可以提供更加精确和深入的成像结果。

这种技术可以用于检测肿瘤、心脏病、血管疾病等多种疾病，有助于医生制定更加科学的治疗方案。

2. 工业领域除了在医学领域中的应用，archer相控阵超声波技术还可以应用于工业领域，如对金属材料的缺陷检测、焊接质量检测等。

这种技术不仅可以提高工作效率，还可以减少环境污染。

四、结语总之，archer相控阵超声波技术是一种非常重要的成像技术，在医学和工业领域都发挥着重要作用。

随着技术的不断发展，相信archer相控阵超声波技术还会有更广泛的应用前景。

超声波相控阵原理超声波相控阵是一种利用超声波进行成像和测距的技术，其原理是通过控制多个超声波发射器的相位和幅度，实现对超声波束的控制和聚焦。

相控阵技术具有快速成像、高分辨率和远距离探测等优点，广泛应用于医学影像、无损检测、测距测速等领域。

一、超声波相控阵的基本原理超声波相控阵的基本原理是利用多个发射器和接收器组成的阵列，通过控制每个发射器的相位和幅度，实现超声波的聚焦和定向发射。

具体步骤如下：1. 发射：首先，发射器将电信号转换为超声波信号，并通过控制每个发射器的相位和幅度，实现超声波的聚焦和定向发射。

通过调整相位和幅度，可以改变超声波束的方向和形状，实现对待测物体的定向探测和成像。

2. 传播：超声波经过发射后，会在介质中传播，并与物体相互作用。

在传播过程中，超声波会受到介质的衰减、散射和反射等影响，这些影响会导致超声波在传播过程中的衰减和改变。

3. 接收：超声波到达接收器后，接收器将超声波信号转换为电信号，并通过控制每个接收器的相位和幅度，实现对超声波信号的聚焦和定向接收。

通过对接收信号的处理和分析，可以得到待测物体的信息，如形状、结构和材料等。

二、超声波相控阵的工作原理超声波相控阵的工作原理可以简单分为发射和接收两个过程。

在发射过程中，多个发射器按照预设的相位和幅度依次发射超声波信号，形成一个聚焦的超声波束。

在接收过程中，多个接收器按照预设的相位和幅度接收超声波信号，并通过信号处理和分析得到待测物体的信息。

超声波相控阵的工作原理可以用以下几个步骤来描述：1. 阵列布置：多个发射器和接收器按照一定的规律布置成阵列，形成一个二维或三维的发射接收阵列。

2. 相位控制：通过控制每个发射器和接收器的相位，使得发射的超声波信号和接收的超声波信号在特定的方向上相干叠加。

相位控制可以通过电子开关、延迟线和相位调制等方式实现。

3. 幅度控制：通过控制每个发射器和接收器的幅度，使得发射的超声波信号和接收的超声波信号在发射和接收过程中具有一定的增益和衰减。

超声波相控阵技术在无损检测中的应用早在1959 年，Tom Brown和Hughes在Kelvin注册了一项超声波环形动态聚焦探头的专利技术，后来这项技术称为相控阵。

在上世纪60年代，关于超声波相控阵的研究主要局限于实验室；60年代末70年代初期，医学研究者已将相控阵技术成功运用到人体超声成像方面。

然而超声相控阵技术在工业方面的应用发展缓慢，主要是因为相控阵系统复杂而当时的计算机能力弱，缺乏对多晶片探头进行快速激发以及无法对扫查产生的大量数据文件进行处理的能力；另一个原因就是仪器费用高昂，很少有公司愿意在这方面花费巨额费用。

随着计算机技术的快速发展，相控阵系统的复杂性和费用都大为降低。

且相控阵技术相对于普通超声波检测有着明显的优势，令相控阵超声检测技术在工业领域逐渐兴起。

已在多种材料的检测上进行了应用并取得了较满意的检测结果。

1 原理简介相控阵超声波检测技术基于惠更斯原理，所用探头由多个晶片组成，应用时按照一定的规则和时序对探头中的一组或者全部晶片进行激活（晶片的激活数量取决于相控阵仪器控制能力和检测需要）,每个激活晶片发出的超声波为次波，次波相互干涉，形成所需的新的波阵面传播开去成为超声波束对工件进行检测。

对于相控阵检测仪器而言，基本上由两部分组成，一部分是普通的超声波检测部分，一部分是相控阵部分，其中普通的超声部分负责发出压电脉冲信号，并对相控阵返回的信号进行显示处理；相控阵部分将压电脉冲信号根据预置规则进行不同的延时施加到要被激活的晶片上，从而产生出不同的波束，见图1。

对晶片进行激活时所遵循的规则（即进行何种方式的延时的触发）称之为聚焦法则（focal law），不同的延时能发射出不同的超声波束，使超声波束具有相应的波形。

并且聚焦在不同的深度（根据干涉原理仅能在近场区范围内聚焦），线性扫查无需聚焦。

在一次扫查过程中，可以设置多组聚焦法则，也就是说可以设置多组波束进行扫查，提高扫查效率和保证扫查部位。

相控阵超声波检测原理
相控阵超声波检测是利用超声波的特性，在工业和医疗领域进行缺陷检测和成像使用的一种新型技术。

它可以对物体进行快速、无损的缺陷检测和成像。

接下来我们将详细介绍相控阵超声波检测的原理。

相控阵超声波检测原理
相控阵超声波检测的原理基于声波的传播和反射特性。

在超声波检测中，通过超声探头向被检测物体发送脉冲信号，声波进入物体后，会产生反射。

探头会接收这些反射信号并进行处理，最终形成被检测物体的图像。

相控阵超声波检测是利用多个探头同时向被检测物体发送超声波，然后对接收到的数据进行计算和处理，从而形成物体的三维图像。

相比传统的超声波检测技术，相控阵超声波检测具有以下优势：
1.快速成像：相控阵超声波检测可以同时采集多个探头发送的信号，并通过计算和处理快速构建被检测物体的三维图像。

2.高精度检测：相控阵超声波检测可以将声束控制在较小范围内，从而减小误差和漏检率，提高检测精度。

3.非破坏性检测：相控阵超声波检测不会破坏被检测物体的结构，因此适用于对含有细小缺陷的物体的检测，例如钢管和铸件等。

4.广泛应用：相控阵超声波检测已广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑、医疗等领域。

总之，相控阵超声波检测是一种非常重要的超声检测技术。

它可以快速、精确地检测物体的缺陷，并生成可视化的三维图像，为工业和医疗领域提供了重要的帮助。

相控阵超声波检测方法相控阵超声波检测方法是一种非破坏性检测技术，广泛应用于工业领域和医学诊断。

下面列举50条关于相控阵超声波检测方法，并展开详细描述：1. 相控阵超声波检测方法是利用电子器件控制多个发射和接收超声波的晶片，通过改变发射和接收的角度来形成各种探测波束，从而实现全方位的检测。

2. 该方法可以实现对材料内部缺陷和结构的立体扫描，提高了检测的灵敏度和准确性。

3. 相控阵超声波检测方法可以应用于金属、塑料、复合材料等各类材料的缺陷检测。

4. 此方法也可用于医学领域的超声诊断，例如检测心脏、血管和肿瘤等。

5. 相控阵超声波检测方法可以实现实时成像功能，对于复杂结构的检测非常有优势。

6. 该方法可以通过不同的超声波频率和传播模式来实现对不同类型缺陷的检测，例如声表面波、剪切波等。

7. 相控阵超声波检测方法具有高分辨率和高灵敏度的特点，可以检测到微小缺陷并进行精确定位。

8. 由于其无损检测的特性，该方法可以在材料生产和使用过程中进行周期性检测，有利于提前发现和修复缺陷。

9. 相控阵超声波检测方法可以通过计算机辅助分析和处理数据，实现对检测结果的快速解释和报告生成。

10. 该方法的设备通常小巧轻便，可以适应不同场合和环境的检测需求。

11. 相控阵超声波检测方法在航空航天领域得到广泛应用，用于飞机结构和发动机部件的缺陷检测。

12. 在汽车制造和维修领域，该方法可用于检测车身板材、焊缝和零部件的质量。

13. 该方法还可应用于管道和容器等设备的安全评估和完整性检查。

14. 相控阵超声波检测方法还可以用于检测焊接接头的质量，包括焊接缺陷和焊接残余应力等。

15. 在工程结构的监测中，该方法可以实现对构件的裂纹和变形进行实时跟踪。

16. 该方法可用于检测混凝土结构中的裂缝、空洞和腐蚀等缺陷。

17. 相控阵超声波检测方法还可用于检测塑料制品的厚度、密度和异物等。

18. 在医学诊断中，该方法可用于检测胎儿的发育情况、心脏疾病和乳腺肿块等。

综 述超声相控阵检测技术及其应用单宝华,喻　言,欧进萍(哈尔滨工业大学土木工程学院,哈尔滨　150090)摘　要:简述超声相控阵检测技术的发展、原理、特点及相控阵换能器的分类。

介绍国外超声相控阵检测成像技术在焊缝和火车轮轴检测方面的应用。

超声相控阵检测技术较常规超声波检测具有高速、高效、适合复杂结构件以及能实时成像等优点,在压力容器、核电站和海洋平台结构等工业无损检测领域具有良好的应用前景。

关键词:超声检验;相控阵;换能器;焊缝;轮轴中图分类号:TG 115.28 文献标识码:A 文章编号:100026656(2004)0520235204U LTRASONIC PHASED ARRAY INSPECTION TECHN OLOG Y AN D ITS APPL ICATIONSSHAN B ao 2hu a ,YU Yan ,OU Jin 2ping(Ha πerbin Institute of Technology ,School of Civil Engineering ,Ha πerbin 150090,China )Abstract :The development ,principle and characteristics of ultrasonic phased array inspection technology and the classification of its transducers were summarized.Its a pplications to weld and railway wheel and axle ins pection were described.It was showed that ultrasonic phased array inspection technology was high in speed ,efficiency ,suitable for complicated structure and real 2time imaging compared with conventional ultrasonic technique ,and was good in application prospect for nondestructive testing of pressure vessels ,nuclear power plant and offshore platform structure and so on.K eyw ords :Ultrasonic testing ;Phased array ;Transducer ;Weld ;Wheel and axle 超声相控阵检测技术的应用始于20世纪60年代,目前已广泛应用于医学超声成像领域[1,2]。