相控阵列的基本原理

有源相控阵雷达原理有源相控阵雷达（Active Electronically Scanned Array，AESA）是一种先进的雷达技术，它采用了相控阵天线和主动相控技术，具有较高的抗干扰能力和快速目标搜索、跟踪能力。

相比传统的机械扫描雷达，有源相控阵雷达具有更快的响应速度和更灵活的目标探测能力，因此在现代军事应用中得到了广泛的应用。

有源相控阵雷达的原理基于相控阵天线和主动相控技术。

相控阵天线是由大量的单元阵列组成的，每个单元阵列都可以独立控制，通过改变每个单元阵列的相位和幅度，可以实现对雷达波束的灵活控制。

而主动相控技术则是通过对每个单元阵列的相位和幅度进行实时调控，以实现对雷达波束的实时调整和目标跟踪。

这种灵活的波束控制能力使得有源相控阵雷达可以快速地对多个目标进行跟踪和搜索，极大地提高了雷达的性能和效率。

有源相控阵雷达的原理还体现在其发射和接收的方式上。

传统的雷达通常采用单一的天线进行发射和接收，而有源相控阵雷达则采用了多个单元阵列，可以实现多波束的同时发射和接收。

这种多波束的发射和接收方式可以大大提高雷达的搜索速度和目标跟踪能力，同时也增强了雷达的抗干扰能力和隐身目标的探测能力。

除此之外，有源相控阵雷达还采用了先进的信号处理和数据处理技术。

相控阵天线可以实现对雷达波束的快速调整，同时也可以实现对雷达信号的实时处理和分析。

这种高效的信号处理和数据处理技术使得有源相控阵雷达可以实现对多个目标的快速跟踪和搜索，同时也可以实现对复杂环境下的抗干扰和隐身目标的探测。

总的来说，有源相控阵雷达的原理基于相控阵天线和主动相控技术，通过灵活的波束控制、多波束发射和接收以及先进的信号处理和数据处理技术，实现了对多个目标的快速跟踪和搜索，具有较高的抗干扰能力和快速响应的特点。

在现代军事应用中，有源相控阵雷达已经成为了主流的雷达技术，其在提高雷达性能和效率方面发挥着重要的作用。

有源相控阵雷达原理相控阵雷达是一种使用多个天线单元来产生波束扫描并形成方向图的新型雷达技术。

其中有源相控阵雷达利用天线单元中的光源、光电传感器和信号处理器来实现波束扫描和控制。

其原理基于两个主要的因素：相位控制和干涉。

本文将详细介绍有源相控阵雷达的原理。

一、原理概述相控阵雷达系统由许多小型天线组成。

它持续地改变每个天线单元的相位和振幅，以使扫描波束在空间中旋转和扇形地向外扩展。

系统中的所有天线单元按照确定的几何方式排列，就可以组成一个阵列。

通过改变每个天线的相位和振幅，可以在各个空间方向上创建一个梳状的波纹状的阵列，并通过将不同的相位和振幅施加到阵列的不同单元中，产生可控向某一方向的波束。

有源相控阵雷达包括天线单元和信号处理器两个主要部分。

天线单元中的光源负责产生微波信号，光电传感器用于接收信号，并将其转化为电信号。

信号处理器负责分析电信号，对波束进行扫描和控制。

通过不同的信号处理算法，相控阵雷达可以实现距离测量、距离速度特征提取、目标探测等功能。

相控阵雷达最重要的特征是其波束扫描能力。

基于天线阵列的干涉原理，相位差控制不同天线之间发射出的电磁波的相位，从而能够控制波束的方向和宽度，实现扫描。

二、原理详解1.波束扫描原理有源相控阵雷达发射电磁波是通过天线单元阵列中的各单元以不同的相位和振幅同时发射。

在到达目标处的反射波达到不同天线时，由于不同天线之间的时间和相位差别，因此反射波的相位和振幅也不同，这就产生了一种几何干涉的效应。

干涉的结果就是，在某个特定方向上的反射波的相位和振幅被放大，而在其他方向上的反射波则被相互抵消。

因此可以实现向某个特定方向上发射一定角度的电磁波，而其余方向则几乎没有发射。

由于天线组织成的阵列具有波束扫描能力，其能够跟随目标扫描方向，并在相应方向上发射束式波，从而获得高方位分辨率。

波束宽度是相控阵雷达的另一个重要原理。

较短的阵列长度具有较高的方向分辨率，但会导致波束宽度增大, 阵列长度较长，则会减小波束宽度，但相应的方向分辨率会变低。

相控阵天线原理
相控阵天线原理
相控阵天线技术是一种可以通过通过对天线发射或接收的信号进行相
位调控，能够达到更好的信号锁定和定向的技术。

其实现原理主要分
为三个步骤：信号产生、信号整合和信号调节。

1. 信号产生
在相控阵天线中，每一个天线单元都是由一个发射/接收单元和一个相
位调制器组成的。

在信号产生时，我们需要将一份源信号通过参数调节，使其与原始信号保持一定程度的偏离，从而生成一个调制信号。

这个调制信号的特点是，可以通过波长长短和相位切换来控制。

2. 信号整合
在信号整合阶段，所有的调制信号在一定位置聚在一起。

实现这种聚
合需要使用一个铁氧体设计的调制器，并且相互之间需要存在一定的
距离。

这样在整合后，就可以得到一系列调制精度更高的信号。

3. 信号调节
在信号调节阶段，一次性准备好的调制信号通过传递控制的向量矩阵，被转移到相应的单元组中，而向量矩阵则可以通过算法来实现。

之后，对于每个单元组中的各个成员单元，通过按照预定好的码值一个个调
整相位值，最终可以实现一个快速的信号聚合。

相控阵天线技术的出现，为电信领域带来了一场革命。

相比于传统的天线，这种新技术可以帮助我们在收发信号时，获得更好的灵活性和自由度。

同时，这种技术也被广泛应用于空间通信方面。

相信随着技术的不断进步，这种技术将带领我们进入更未知的领域。

宽带宽角扫描相控阵天线系统随着无线通信技术的快速发展，相控阵天线系统在雷达、无线通信和电子战等领域的应用越来越广泛。

宽带宽角扫描相控阵天线系统具有宽频带、高角度覆盖和快速扫描等优势，成为当前研究的热点。

本文将介绍宽带宽角扫描相控阵天线系统的设计思路、实验结果及总结与展望。

关键词：相控阵天线、宽带宽角扫描、相控阵列、天线元、波束形成相控阵天线系统最早应用于军事领域，通过控制天线阵列中天线元的相位和幅度，改变波束的方向和形状，实现扫描和跟踪目标。

随着科技的不断发展，相控阵天线系统的应用逐渐扩展到民用领域，如无线通信、导航和雷达等。

宽带宽角扫描相控阵天线系统能够在宽频带内实现高角度覆盖和快速扫描，提高系统的抗干扰能力和目标检测能力，具有很高的应用价值。

宽带宽角扫描相控阵天线系统的设计思路主要包括以下方面：天线元设计：为了实现宽带宽角扫描，需要设计具有宽带性能的天线元。

可以采用偶极子、贴片天线或波导缝隙天线等，并优化其结构以实现宽频带覆盖。

相控阵列设计：根据应用需求，设计合适的相控阵列规模和排列方式。

为了实现高角度覆盖，需要合理设计天线元的激励幅度和相位，以及它们在阵列中的排列方式。

波束形成网络设计：采用合适的波束形成网络，实现天线元激励的幅度和相位的控制。

可以使用模拟移相器、数字波束形成器或其他波束形成网络来实现。

控制系统设计：为了实现快速扫描，需要设计高效的控制系统，包括数据采集、处理和传输等环节。

可以采用高速数字信号处理器或其他专用控制芯片来实现。

我们设计并制作了一个宽带宽角扫描相控阵天线系统，并对其实进行了实验测试。

实验中采用了24个天线元组成正方形阵列，每个天线元为24GHz双极化贴片天线。

通过波束形成网络对天线元进行激励，实现波束的高角度覆盖和快速扫描。

实验结果表明，该系统在20GHz 频带内具有良好的宽带性能，并且在40°扫描角度范围内波束形状变化平滑，角度分辨率达到5°。

相控阵天线原理相控阵天线是一种通过控制每个天线单元的相位和幅度来实现波束形成和指向的天线系统。

它是一种能够实现电子扫描和波束指向的先进天线技术，广泛应用于雷达、通信、无线电导航等领域。

相控阵天线具有指向性强、灵活性高、抗干扰能力强等优点，因此备受关注。

相控阵天线的原理主要包括两个方面，波束形成和波束指向。

波束形成是指通过控制每个天线单元的相位和幅度，使得天线辐射的电磁波在特定方向上形成主瓣，从而实现指向性辐射。

波束指向则是通过改变每个天线单元的相位差，使得主瓣的方向可以随意改变，从而实现对目标的跟踪和定位。

相控阵天线的波束形成和波束指向是通过控制每个天线单元的相位和幅度来实现的。

在波束形成过程中，每个天线单元的相位和幅度可以根据所需的波束形状进行调节，从而使得合成的波束在特定方向上形成主瓣。

而在波束指向过程中，通过改变每个天线单元的相位差，可以实现主瓣的指向随意改变，从而实现对目标的跟踪和定位。

相控阵天线的实现主要依赖于相控阵芯片和相控阵算法。

相控阵芯片是指集成了大量射频开关和相移器件的集成电路，可以实现对每个天线单元的相位和幅度进行精确控制。

而相控阵算法则是指根据所需的波束形状和指向，计算出每个天线单元的相位和幅度，从而实现波束形成和指向的控制。

相控阵天线在雷达、通信、无线电导航等领域有着广泛的应用。

在雷达领域，相控阵天线可以实现对目标的精确探测和跟踪，提高雷达系统的探测性能和抗干扰能力。

在通信领域，相控阵天线可以实现对用户的定向覆盖，提高通信系统的容量和覆盖范围。

在无线电导航领域，相控阵天线可以实现对卫星信号的精确定位和跟踪，提高导航系统的定位精度和抗干扰能力。

总之，相控阵天线作为一种先进的天线技术，具有指向性强、灵活性高、抗干扰能力强等优点，在雷达、通信、无线电导航等领域有着广泛的应用前景。

随着相控阵芯片和相控阵算法的不断进步，相信相控阵天线将会在未来发挥越来越重要的作用。

相控阵天线原理相控阵天线是一种利用相控阵技术实现波束形成和波束指向的天线系统。

它由许多个发射或接收单元组成，每个单元都可以独立控制相位和幅度，从而实现对信号的精确控制。

相控阵天线可以实现波束的快速扫描和定位，具有高增益、抗干扰能力强等优点，因此在雷达、通信、无线电导航等领域得到广泛应用。

相控阵天线的原理主要包括波束形成原理、波束指向原理和相控阵技术三个方面。

首先，波束形成原理是指通过控制每个单元的相位和幅度，使得各个单元发出的信号在空间中叠加形成一个特定方向的波束。

这种波束形成的原理可以实现对目标的定向发送和接收信号，从而提高信号的接收灵敏度和抗干扰能力。

其次，波束指向原理是指通过调节每个单元的相位和幅度，使得波束的主瓣指向所需的方向。

这种波束指向的原理可以实现对目标的准确定位和跟踪，从而提高系统的目标探测和跟踪性能。

最后，相控阵技术是指通过对每个单元的信号进行相位和幅度的控制，实现对波束的形成和指向的技术。

这种相控阵技术可以实现对信号的精确控制和灵活调整，从而提高系统的适应性和灵活性。

相控阵天线的原理在实际应用中具有重要意义。

首先，它可以实现对目标的快速扫描和定位，提高了系统的目标搜索和跟踪性能。

其次，它可以实现对信号的精确控制和抗干扰能力强，提高了系统的通信质量和抗干扰能力。

最后，它可以实现对波束的灵活调整和快速切换，提高了系统的适应性和灵活性。

总之，相控阵天线的原理是一种利用相控阵技术实现波束形成和指向的天线系统，具有波束形成原理、波束指向原理和相控阵技术三个方面的原理。

它在雷达、通信、无线电导航等领域得到广泛应用，具有快速扫描和定位、精确控制和抗干扰能力强、灵活调整和快速切换等优点，对提高系统的性能和适应性具有重要意义。

相控阵超声无损检测系统的研制徐西刚,施克仁,陈以方,洪玉萍,阙开良,香 勇(清华大学机械工程系,北京 100084)摘 要:以探讨相控阵超声无损检测系统的研制为目的,从相控阵原理着手,对检测系统的工作机理及系统组成进行简略阐述,重点研究阵列探头设计、相位精确控制、超声信号模拟/数字处理及缺陷成像中的关键技术。

最后利用系统进行了试块检测成像对比试验。

初步试验和研究表明,相控阵超声无损检测系统比传统单探头超声无损检测具有信噪比高、缺陷分辨力强、有效探伤范围宽以及工作效率高等特点。

关键词:超声检验;相位控制;信号处理;探头设计中图分类号:TG115.28 文献标识码:A 文章编号:1000-6656(2004)03-0116-04DEVELOPMENT OF ULTRASONIC PHASED ARRAYNONDESTRUCTIVE TESTING SYSTEMXU X -i gang,SHI Ke -ren,C HEN Y-i fang,HONG Yu -ping,QUE Ka -i liang,XIANG Y ong(Department of M echanical Engineering,Tsinghua University,Beijing 100084,China)Abstract:Based on the theory of phased array,the mechanism and composition of p hased array system were described for the develop ment of phased array ultrasonic nondestructive testing(NDT)system.Stress was laid on the design of array element,precise con trol of phase,analog and digital signal processing and ultrasonic imaging.Preli minary test and study showed that phased array ultrasonic system was better in si gna-l to -noise ratio,more sensitive to defects,wider in testing range and higher in working efficiency than conventional single element ultrasonic testing system.Keywords:Ultrasonic testing;Phase control;Signal processing ;Probe design相控阵超声无损检测(UPANDT)是近年来超声无损检测领域发展起来的新技术。

!!!!!!""""技术讲座##########################################################################$$$$超声相控技第一部分基本概念李衍%江苏太湖锅炉股份有限公司&江苏无锡’()(*+,摘要-超声相控阵技术是当今工业无损检测极富挑战力的一项新技术.本篇概述有关超声相控阵的基本原理和相控阵时间延迟的基本概念.关键词-超声波/相控阵/时间延迟中图分类号-01((23’*文献标识码-4文章编号-(5+(6))’7%’88+,8)6’)6829引言相控阵超声波检测作为一种独特的技术得到开发和应用&在’(世纪初已进入成熟阶段.上世纪*8年代初&相控阵超声波技术从医疗领域跃入工业领域.*8年代中期&压电复合材料的研制成功&为复合型相控阵探头的制作开创新途径.:8年代初&欧美将相控阵技术作为一种新的无损评价%;<=,方法&编入超声检测手册和无损检测工程师培训教程.自(*:2年至(::’年&该技术主要用于核反应压力容器%管接头,>大锻件轴类&及汽轮机部件的检测.压电复合技术>微型机制>微电子技术>及计算机功率%包括探头设计和超声波与试件相互作用的模拟程序包,的最新发展&对相控阵技术的完善和精细化都有卓著贡献.功能软件也使计算机能力大大增强.相控阵超声波技术用于无损检测&最先是为动力工业解决下列检测问题-?要用单探头在固定位置检出不同位置和任意方向的裂纹/@要对检测异种金属焊缝和离心铸造不锈钢焊缝提高信噪比和定量能力/A 要提高声束扫查可靠性/B 要对难以接近的受压给水反应器或沸水反应堆部件进行检测/C 要缩短在用设备维修检测时间&提高生产效率/D 要检测和定量形状复杂的汽轮机部件中的应力腐蚀小裂纹/E 要减少在用检测人员射线吸收剂量/F 要对一些临界缺陷%不论缺陷方向,提高检测>定位>定量和定向精度/G 要对H 合乎使用I %或称H 工程临界评定I 或H 寿命评价I ,检测提供易于判读的定量分析报告.在其他工业领域&如航空航天>国防>石油化工>机械制造等&对超声无损检测也都有类似的改进和强化需求.一般都集中在相控阵超声技术的一些主要优点上&即-?速度快-相控阵技术可进行电子扫描&比通常的光栅扫描快一个数量等级/@灵活性好-用一个相控阵探头&就能涵盖多种应用&不象普通超声探头应用单一有限/A 电子配置-通过文件装载和校准就能进行配置&通过预置文件就能完成不同参数调整/B 探头小巧-对某些检测&可接近性是H 拦路虎I &而对相控阵&只需用一小巧的阵列探头&就能完成多个单探头分次往复扫查才能完成的检测任务.十年前&相控阵超声技术在工业上已锋芒毕露.便携式相控阵探伤仪的推出&更是倍受青睐-仪器可单人现场操作&数据实时传送>远程分析.最近&国内大专院校和研究所及电子仪器设备制造公司&也在投注力量&加速研制&使国产相控阵仪器早日问世.J 超声相控阵原理J 39概述超声波是由电压激励压电晶片探头在弹性介质%试件,中产生的机械振动.工业应用大多要求使用832KL M N(2KL M的超声频率.常规超声检测多用声束扩散的单晶探头!超声场以单一折射角沿声束轴线传播!其声束扩散可能是对检测方向性小裂纹唯一有利的"附加#角度$假设将整个压电晶片分割成许多相同的小晶片!令小晶片宽度%远小于其长度&$每个小晶片均可视为辐射柱面波的线状波源!这些线状波源的波阵面就会产生波的干涉!形成整体波阵面$这些小波阵面可被延时并与相位和振幅同步!由此产生可调向的超声聚焦波束$’(’特点超声相控阵技术的主要特点是多晶片探头中各晶片的激励)振幅和延时*均由计算机控制$压电复合晶片受激励后能产生超声聚焦波束!声束参数如角度+焦距和焦点尺寸等均可通过软件调整$扫描声束是聚焦的!能以镜面反射方式检出不同方位的裂纹$这些裂纹可能随机分布在远离声束轴线的位置上$用普通单晶探头!因移动范围和声束角度有限!对方向不利的裂纹或远离声束轴线位置的裂纹!很易漏检)见图,*$图-常规单晶探头)左*和阵列多晶探头)右*对多向裂纹的检测比较. .常规单晶探头声束扩散且单向!而相控阵探头声束聚焦且可转向$多向裂纹可被相控阵探头检出$’(/发射和接收在发射过程中!探伤仪将触发信号传送至相控阵控制器$后者将信号变换成特定的高压电脉冲!脉冲宽度预先设定!而时间延迟由聚焦律界定$每个晶片只接收一个电脉冲!所产生的超声波束有一定角度!并聚焦在一定深度$该声束遇到缺陷即反射回来$接收回波信号后!相控阵控制器按接收聚焦律变换时间!并将这些信号汇合一起!形成一个脉冲信号!传送至探伤仪$’(0延时和聚焦为产生相位上有相长干涉的声束!用有微小时差的电脉冲分别激励阵列探头各单元)晶片*$来自材料中某一焦点)如缺陷等*的回波!以可计算的时差返回各换能器单元!见图1$在信号汇合前!各换能器单元上的接收回波信号均有时差$信号汇合后形成的23扫描图形!显示了材料中某一焦点的回波特性!也显示了材料中其它各点不同衰减的回波特性$声束垂直和倾斜入射时的聚焦原理示于图4$每个单元上的延时值取决于相阵列探头上激励单元的"窗口#尺寸+波型+折射角和聚焦深度$图’脉冲发生和回波接收时的声束形成和时间延迟)5*超声波垂直入射)6*超声波倾斜入射图/相控阵探头声束聚焦原理’(7扫描模式计算机控制的声束扫描模式主要有以下三种8),*电子扫描)又称9扫描*8高频电脉冲多路传输!按相同聚焦律和延时律触发一组晶片)图:*;声束则以恒定角度!沿相阵列探头长度)所谓"窗口#*方向进行扫描!这相当于用常规超声换能器为腐蚀检测作光栅扫描或作横波检验$用斜楔时!对楔内不同延时值要用聚焦律作修正$图0电子扫描产生直射声束<1第:期李衍8超声相控阵技术)第一部分8基本概念*!"#动态深度聚焦!简称$$%#&超声束沿声束轴线’对不同聚焦深度进行扫描(实际上’发射声波时使用单个聚焦脉冲’而接收回波时则对所有编程深度重新聚焦!图)#(注&*"单元+聚焦深度,)--.*/--.0/--+直接接触.无斜楔图1线型阵列探头纵波聚焦延时值与深度扫描原理!*#扇形扫描!又称2扫描’方位扫描或角扫描#&使阵列中相同晶片发射的声束’对某一聚焦深度在扫描范围内移动+而对其它不同焦点深度’可增加扫描范围(扇形扫描区大小可变(3相控阵延时律或聚焦律345无斜楔探头无斜楔探头!即与试件直接接触的探头#由程控产生的纵波’按聚焦律延时结果’对聚焦深度呈一抛物线状(自探头边缘向中心移动’延时值由小而大(焦距倍增’则延时值减半!图)#(阵列单元芯距增大’则单元延时值线性增大!图0#(图6同焦深时延时值相关于单元芯距探头无斜楔而声束偏转成扇形!有方位角#时’在等同单元上的延时取决于激励单元在阵列窗口!主动窗’789:;<=><?9@?<#中的位置’也取决于产生的声束角度!图A#(延时值随声束折射角和激励晶片数而增大(注&纵波’钢中折射角,)B C0/B图D无斜楔阵列探头延时值与声束角度.单元位置及焦深的关系示例34E有斜楔探头根据沿特定路径到达时间最短的费马原理! %<?-=9F G>?:H8:>I<#’装在斜楔上的相控阵探头能给出产生不同声束形状的延时律!图J#(延时值取决于激励单元位置和程控折射角(其他型式的相控阵探头!如矩阵或圆锥形#’可能需要对延时律数值.对声束形貌评价设定高级模式(有机玻璃斜楔*A B’第一单元高度K,L)--图M带斜楔阵列探头延时值与折射角.单元位置的关系示例343延时控频在所有情况下’阵列中每个晶片上的延时值均需精确控制(最小延时增量决定了探头最高可用频率’后者由下式界定’即&NO8式中N P阵列单元数O8P中心频率Q相控阵系统基本组成相控阵仪器的基本扫描系统主要组成见图R(图S相控阵系统基本组成方块图"无损探伤第*,卷!相控阵基本扫描与成像!"#$扫描显示和%扫描显示在机械驱动的扫描过程中&数据采集按编码器位置&而数据显示则呈现不同的视图’包括(显示) $显示)%显示和(*显示等+&以供缺陷分析评定,通常&相控阵使用多重-扫描叠加显示’也称$扫描显示+,这些-显示是由相控阵探头各压电小晶片’单元+产生的&与之相应的声束角度)声传播时间和延时值各各不同,与-扫描总数相应的实时信息&是在某一探头位置获得的&显示为扇形扫描图’即%扫描图+&或电子$扫描图,%扫描和电子扫描均能产生整体检测图像&由此可快速获取超声波在所有方位检测到的试件形貌或缺陷相关信息’见图./+,’0+扇形扫描原理’1+%扫描图像’23/4+图#5四横孔的相控阵检测将试件数据标绘在二维’平面+图即所谓6校正的%扫描图7上&能使超声检则结果的分析和评定简单明了,%扫描有以下优点89能在扫描过程中显示图像:;能显示实际深度:<能由二维显示再现体积, !"=组合扫描显示在探头移动过程中&将线扫描)%扫描与多角度扫描组合一起&就能改进成像结果,%扫描显示与其他视图相结合&可构成缺陷成像图或识别图,图..图##角槽)球孔)柱孔和横孔的相控阵%扫描图像表示对四种不同形状的人工缺陷’角槽)球孔)柱孔和横孔+&进行相控阵检测的扫描示图&缺陷形状尺寸与$扫描显示结果&两者关系一目了然,相控阵检测时&阵列探头几乎不用前后来回移动&就能用纵波和横波对试件横截面进行组合扫描&这对方向性缺陷的检测和定量非常有利’见图.>+,按图中布置&只要通过计算机软件按延时律移动阵列6主动窗7&就能使超声波束对方向性缺陷的检测和定量角度达到最佳状态&获取最佳显示,.?纵波>?横波图#=用两种声波组合扇形扫描对方向性缺陷进行检测和定量!"@相控阵图像示例圆柱形)椭圆形或球面状聚焦声束有较高信噪比’即缺陷识别能力强+&且传播声束比扩散声束窄小,图.3表示用圆柱形聚焦声束识别一簇小孔的(扫描和$扫描图形,实时扫描可结合探头移动&数据则归并成单个视图’见图.A+,其优点是89检测重复性高:;缺陷定位方便:<图像标绘精确:B缺陷成像直观,图.C表示对体积状缺陷作多次扇形扫描所输出的6切片7图,每个切片展示不同位置的缺陷断面,此类切片颇似对缺陷作定量表征分析的金相切片,图#@用圆柱形聚焦声束分辨一簇小孔D>第A期李衍8超声相控阵技术’第一部分8基本概念+图!"多次扇形扫描信息归并后显示缺陷单个图像图!#分层扫描信息归并后显示缺陷切片图像$小结%!&超声相控阵探头晶片%单元&的激励%振幅和延迟&均由计算机控制’声束角度(焦距(焦点等参数可通过预置软件进行调整)%*&改变阵列组合单元的延时值’可改变声束聚焦深度’改变声束角度’也能改变波型’由此可对方向性缺陷获得最佳检测和定量结果)%+&计算机控制的扫描模式有电子扫描%线扫描&(动态聚焦扫描和扇形扫描三种’应根据检测对象特点和检测目的适当选用)%"&无斜楔相控阵探头作直探伤时’聚焦深度呈抛物线型’阵列单元激励延时值相关于焦距和阵列单元芯距,焦距倍增’延时量减半-单元芯距增大’延时量线性增大)%#&无斜楔相控阵探头作斜探伤时’发射扇形声束’阵列单元激励延时值取决于所需声束折射角’也取决于阵列单元在相控阵探头.主动窗/中的位置,折射角大’激励单元数多’则延时量大)%$&有斜楔相控阵探头’具有给出不同声束形状的延迟律’延时值取决于阵列单元位置和程控折射角)%0&相控阵超声检测可通过四种形式显示结果,1显示%横断面&’2显示%水平面&’3显示%扇面&和24显示%切片&’但无论何种显示形式均由5扫描信息转换过来)%6&由3扫描或7扫描可获得整体检测图像’可利用二维坐标对缺陷进行定位定量-也可借此还原再生体积图像)%8&将线扫描(3扫描和多向扫描组合一起’或将纵波和横波组合一起进行组合扫描’颇利于有方向性缺陷的检测和定量)%!9&超声4:;<检测中’试件近表面和近底面的死区’可借助于相控阵探头声束变换的灵活性’得以扫除)参考文献,=!>5?@A B C D E3F C B @G HI F AJ F E K @L G A M C G B N @4@L G B E O P J F E QK @L G A M C G B N @4@L G B E O R D E K S F F T P *E K @K B G B F E P U V G A D L F E QB C 4@L G B E O’0,*6"Q *80P =*>3W B @L X ’Y @S Z D A K G [’\A F E B E OX %]^;_3D D A S A ‘C T @Q E &P a @C @E G <@N @V F W ?@E G L B E_Z D L @K5A A D H4@C Z E F V F QO H P =]EY @A ?D E >J <4F I [@V K L 2F E I @A @E C @’1D ?S @A O’3@W G P0Q 8’!886P =+>[‘L G @E S @A OR ’7A Z D A K5’3C Z @E TY P 3F ?@2Z D A D C QG @A B L G B C _D A D ?@G @A L F I U V G A D L F E B C _Z D L @K 5A A D H _A F S @LD E K 7b M B W ?@E G L P 4Z @@Q c F M A E D VF IJ F E K @L G A M C G B N @4@L G B E O ’"%"&P Z G G W ,d d e e e P E K G P E @G d N 9"E 9"P Z G ?P=">[‘E L G @E S @A OR ’7A Z D A K5’3C Z @E TY P 3C D E E B E OXF K Q@LD G G Z @5W W V B C D G B F EF I U V G A D L F E B C_Z D L @K5A A D H]E QL W @C G B F E3H L G @?L P [2J <4’W D W @AB K E !8+’a F ?@’:C GP*999P =#>Y A F L f 7’2D ?@A F EJ 1’\B E OX P 2M A A @E G 5W W V B C D QG B F E L D E K ;M G M A @4A @E K L B E_Z D L @K 5A A D H 4@C Z E F V F O HP ]E L B O Z G’""%!!&P =$>1B A K2a P U V G A D L F E B C W Z D L @KD A A D HB E L W @C G B F EG @C Z E F V QF O HI F AG Z @@N D V M D G B F EF I I A B C G B F EL G B A e @V K L P ]E L B O Z G’"$%!&’*99",+!Q +$P=0>g D I F E G D B E @Y ’2D E C A @;P _F G @E G B D V F I U 4_Z D L @K5A QA D H L I F A ;D L G @A ’1@G G @A ’D E Kg F e @A 2F L G ]E L W @C GB F E L P =6>g D ?D A A @5’XF V @L X ’2D EC A @;P U L @F I L GD G @Q F I Q G Z @D A G W Z D L @K Q D A A D H M V G A D L F ME K IF AG Z @B E L W @C G B F EF I ;A B C Q G B F E3G B A [@V K L %;3[&P =8>a d <4@C Z P U V G A D L F M E K_Z D L @K5A A D H P 4Z @@h c F M A QE D VF IJ F E K @LG A M C G B N @4@L G B E O ’0%#&P Z G G W ,d d e e e PE K G P E @G d N 90E 9#P Z G ?iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii ii i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i jjjjPk无损探伤l 杂志邮发代号6Q !68’欢迎新老读者到当地邮政局%所&订阅6*无损探伤第+!卷超声相控阵技术第一部分基本概念作者：李衍作者单位：江苏太湖锅炉股份有限公司,江苏无锡,214187刊名：无损探伤英文刊名：NONDESTRUCTIVE INSPECTION年，卷(期)：2007，31(4)被引用次数：2次1.American Society for Nondestructive Testing Nondestructive Testing Handbook2.Spies M.Gebhardt W.Kroning M RecentDevelopments in Phased Array Technology 19983.Wüstenberg H.Erhard A.Schenk G Some Characteristic Parameters of Ultrasonic Phased Array Probes and Equipments4.Wünstenberg H.Erhard A.Schenk G Scanning Modes at the Application of Ultrasonic Phased Array Inspection Systems[WCNDT,paper idn 193,Rome] 20005.Gros X E.Cameron N B.King M Current Applications and Future Trends in Phased Array Technology6.Bird C R Ultrasonic phased array inspection technology for the evaluation of friction stir welds 2004(01)fontaine G.Cancre F Potential of UT Phased Arrays for Faster,Better,and Lower Cost Inspectionsmarre A.Moles M.Cancre F Use of state-of-the art phased-array ultrasound for the inspection of Friction Stir Welds (FSW)9.R/D Tech Ultrasound Phased Array1.会议论文李旭东相控阵超声波系统及其在工业无损检测中的应用2002本文简要介绍了相控阵超声波技术原理，说明了相控阵超声波系统与常规超声波检测系统的差异，通过一些应用实例的简单分析与介绍，探讨了相控阵超声波系统在工业无损检测应用中所具备的几点技术优势。