相控阵全自动超声波探测仪

相控阵超声检测（ PAUT ）技术在油气管道排查中的应用摘要：以中缅线云南油气管道排查实际情况为基础，分析阐述相控阵超声检测技术在长输油、气管道焊缝质量检测中的优势关键词：长输油气管道；焊缝；相控阵超声；无损检测1.引言石油天然气是大自然赐给我们的宝贵财富，是人类生存发展中不可或缺且不可再生的资源。

大到飞机汽车，小到家里做饭，都离不开石油天然气，国家为了合理利用石油天然气资源，在全国范围内建造了许多埋地管道用于输送这些资源，如著名的西气东输工程。

然而近年来石油天然气管道焊缝质量问题频发，如2017年贵州省晴隆县发生一起天然气管道爆炸造成8人死亡，35人受伤。

2018年6月10日，中石油天然气输气管道贵州晴隆县沙子镇三合村蒋坝营处发生燃爆，现场火光冲天，受伤人数24人。

石油管道虽无爆炸事件，但也出现过漏油渗油的情况，给国家带来的经济损失，给环境带来的污染也不容忽视。

其中原因，有自然原因造成的，如地震，山体滑坡等，但更多的也是在管道在建过程中对焊缝质量把控不严，施工方焊接水平的参差不齐，无损检测人员责任心不强，漏评的情况也时有发生，原底片的保管也很成问题，很多焊口的原片甚至都找不到了，这就对整条管线的安全评估造成了困难。

对于这种情况，国家下令中石油、中石化组织对存疑焊口进行开挖排查验证，由于在役管道中存在介质，常规射线检测（RT）已经无法满足检测要求。

相控阵技术作为一种对存在介质的管道焊缝独具优势的无损检测方法，开始被应用到在役管道开挖验证的检测方法中来。

本文以中缅线石油天然气管道开挖验证无损检测的实践情况为基础，介绍相控阵超声技术在油气管道焊缝检测中的具体应用情况。

1.相控阵超声技术介绍1.相控阵超声技术原理相控阵超声技术，简称PAUT，基本原理同常规超声波探伤（UT）的一致，也是基于脉冲反射法而来的，是通过电子系统控制换能器阵列中的各个阵元，按照一定的延迟时间规则发射和接收超声波，从而动态控制超声束在工件中的偏转和聚焦来实现材料的无损检测方法相控阵超声应用许多的单元换能器来产生和接收超声波波束。

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）。

相控阵超声换能器结构与聚焦算法1、相控阵换能器结构相控阵超声的特点是通过软件输入波束参数，如角度、焦距、焦点尺寸等来产生超声波束。

焦点规则指计算机运算法则，定义参数分配给晶片组合，从而提供一个特殊的波束形状。

这些参数包括应用电压的振幅，激发序列和不同晶片激发的延迟时间。

我们采用了由64晶片组成的直线型阵列形式（如图1所示，为了画图清楚图中只画出10晶片），来完成声束的动态扫描和动态聚焦，如图2所示。

图1 直线形阵列图2 相控晶体动态聚焦和动态扫描2、相控阵超声换能器聚焦偏转特性2．1电控偏转特性偏转特性是通过相邻阵元的等时差来实现的，偏转角与两晶片之间时间差的数学关系为:θ=sin-1(c/d*τ)其中:c 为介质的速度;d 为两晶片之间中心距离; τ为两晶片间时间差。

发射偏角、接收偏角是通过发射延时电路和接收延时电路通过等时间差的方法实现了发射偏转和接收偏转。

图3 电控偏转角特性图2．2电控聚焦特性应用相控技术，对线阵探头各阵元提供按二次曲线规律延时的激励，使超声场区合成波阵面呈二次曲线凹面，从而实现波束聚焦。

聚焦特性是表征发射声束在某距离收敛范围的几何尺寸,它直接影响检测缺陷的灵敏度分辨率和检测区域大小的关键,通过研究阵元之间的时间差与焦点位置、焦柱的几何尺寸之间的关系来确定聚焦的特性。

设相邻阵元中心距为d，焦距为F，1、2号阵元距线阵中心距离分别为L1、L2，则1、2号阵元的声程差为ΔS＝(F2+L12)-1/2－(F2+L22)-1/2由此可求得1、2号振元的相差延时量为：τ1＝ΔS/C应用上式，可以求得各阵元间声程差和相差延时量，当给定焦距，只要使各激励脉冲分别经过不同延时量，便可实现定点电控聚焦。

由于超声发射采用电控聚焦，各阵元接收的反射回波亦有相应的相位差，为使这些回波能再接收中同相合成，显然也需要对各阵元所接收到的回波信号给予延时补偿，因此，在接收回路，也要和发射电路一样，设置延时，并使各线的延时与发射延时相等。

相控阵超声检测方法相控阵超声检测方法是一种高精度、高效率的无损检测技术，广泛应用于工业、医疗、航空航天等领域。

相比传统的超声检测方法，相控阵超声检测方法具有更高的分辨率和更强的穿透力，能够检测到更小的缺陷和更深的内部结构。

相控阵超声检测方法的原理是利用超声波在被检测物体内部的传播和反射特性，通过多个发射和接收元件的组合，实现对被检测物体内部结构的成像和缺陷的检测。

相控阵超声检测系统由发射器、接收器、信号处理器和显示器等组成，其中发射器和接收器是关键部件。

发射器是用来产生超声波的装置，通常采用压电陶瓷等材料制成。

发射器的数量和排列方式决定了相控阵超声检测系统的成像能力和分辨率。

接收器是用来接收反射回来的超声波信号的装置，也采用压电陶瓷等材料制成。

接收器的数量和排列方式与发射器相同，可以实现对被检测物体内部结构的成像和缺陷的检测。

信号处理器是用来对接收到的超声波信号进行处理和分析的装置，包括滤波、放大、数字化等处理。

信号处理器的性能决定了相控阵超声检测系统的灵敏度和精度。

显示器是用来显示被检测物体内部结构和缺陷的图像的装置，通常采用液晶显示器等技术。

相控阵超声检测方法具有许多优点，如高分辨率、高灵敏度、高可靠性、无损检测等。

它可以应用于各种材料的检测，如金属、塑料、陶瓷、复合材料等。

在工业领域，相控阵超声检测方法被广泛应用于航空航天、汽车、船舶、石油化工等行业的质量控制和安全检测。

在医疗领域，相控阵超声检测方法被用于诊断和治疗各种疾病，如心脏病、肝脏病、肺部疾病等。

相控阵超声检测方法是一种高精度、高效率的无损检测技术，具有广泛的应用前景。

随着科技的不断发展和进步，相控阵超声检测方法将会越来越成熟和完善，为人类的生产和生活带来更多的便利和安全。

GE Phasor XS便携式相控阵超声波探伤仪将成熟的相控阵技术推向了一个新的应用平台，使其能充分发挥相控阵技术的优点。

这种坚固耐用的便携式仪器，成功地将相控阵技术的优点与常规数字超声波探伤仪有机地结合在一起并进行成像。

结合GE配套的相控阵探头一起使用，Phasor XS 将为您解决大多数高难度的检测要求，并为您提高检测效率，节约检测成本。

根据传统的焊缝检测行业标准，操作员在检测焊缝时，必须使用2到3个不同的探头分别从45度，60度和70度角，对焊缝进行检测。

每次探头的更换，连接，校准和再次扫描都会浪费很多时间。

当使用Phasor XS，操作员可以对从一个探头发出的波束进行设置，对被检测对象从33度到75度进行检测，减少了传统方式重复劳动所带来的时间浪费。

此外，最佳检测角度往往不是固定的。

Phasor XS能自动选择最佳检测角度，并且允许操作员回放相关的A型扫描图像。

电子聚焦深度调整电子波束控制电子波束控制和聚焦调整快速检测对显示屏的刷新频率要求很高，以保证显示图象能和扫描保持同步。

Phasor XS配置了先进的60Hz刷新频率的显示屏，以保证显示图像能完全反映扫描过程。

检测结果能以传统A型扫描或扇形分区图的形式进行查看，或者把A型扫描图像和扇形分区图同时显示。

Phasor XS自带多种屏幕显示和菜单选择，操作人员可根据个人偏好和现场环境情况尽情最优化调整。

独特的图像反转显示模式，可以帮助操作员把Phasor显示图和探头方向对准，另检测工作更加便捷，精确。

Phasor XS继承了USN-50, 52, 58和60的菜单用户界面，十分简洁明了。

只需按下一个按键，就能进入菜单或检测模式，通过一个旋钮能选择需检测的数值，通过一个专用按钮能储存扫描图像。

Phasor XS重量只有3.8公斤（约8磅），配备有柔软的便携包，操作人员可以轻松地将其置于便携包中，背至检测现场。

在检测中，Phasor XS可被安置于合适的表面上或者您可以直接挂在您的颈中，轻松地进行检测工作。

相控阵超声检测施工方案1. 引言相控阵超声检测（Phased Array Ultrasonic Testing）是一种应用于工程领域的无损检测技术。

它利用多个发射和接收元件以不同的时间和幅度控制超声波的发射和接收方向，从而实现对被测物体内部缺陷的检测和成像。

本文将介绍相控阵超声检测施工方案的相关内容。

2. 设备准备相控阵超声检测需要使用一系列设备，包括超声波发射和接收探头、相控阵超声检测仪、计算机等。

2.1 超声波发射和接收探头超声波发射和接收探头是相控阵超声检测的核心组件。

它通常由多个单元组成，每个单元都可以独立发射和接收超声波信号。

这些单元可以根据需要调整发射角度和焦点位置，实现对被测物体不同方向的扫描。

2.2 相控阵超声检测仪相控阵超声检测仪是用于控制和驱动超声波发射和接收探头的设备。

它可以通过控制超声波的幅度、相位和时间来调整超声波的发射和接收方向。

相控阵超声检测仪还可以接收和处理探头返回的信号，实现对被测物体内部缺陷的检测和成像。

2.3 计算机计算机是用于控制和管理相控阵超声检测仪的设备。

通过与相控阵超声检测仪连接，计算机可以实现对检测参数的设置、检测数据的采集和处理、缺陷成像的显示等功能。

3. 施工准备在进行相控阵超声检测前，需要进行一些施工准备工作。

3.1 检测目标准备首先需要确定待检测的目标物体，并清理目标物体表面的杂质和涂层，以保证超声波的传播和接收的质量。

对于较大的目标物体，可以使用支架将其稳定固定，并确保目标物体与超声波发射和接收探头的接触良好。

3.2 系统校准在进行正式的相控阵超声检测前，需要对设备进行校准。

这包括对超声波发射和接收探头进行灵敏度和位置的校准，以及对相控阵超声检测仪的参数进行调整和校准。

校准的目的是确保检测系统的准确性和可靠性。

4. 检测操作步骤以下是相控阵超声检测的一般操作步骤：4.1 设定检测参数在计算机上设置相控阵超声检测仪的工作参数，包括发射和接收的角度范围、探头的配置参数等。

相控阵超声检测方法
相控阵超声检测方法是一种基于声波传播原理的非损伤性检测
方法，利用超声波在被测物体中的传播特性，获得被测物体内部的结构信息，用于检测缺陷、定位和评估材料的性能和可靠性等应用领域。

相控阵超声检测方法具有高分辨率、快速、准确、可靠等特点，可以被广泛应用于航空航天、汽车、电力、石化、医学等领域中，是一种重要的无损检测技术。

相控阵超声检测方法通过控制多个超声发射器向被测物体发射
超声波，并利用接收器接收反射回来的信号，再通过信号处理和成像算法，得到被测物体内部的结构信息。

该方法可以实现三维成像、定位和评估缺陷的大小、形状和位置等信息，对材料的质量和可靠性进行全方位的检测和评估。

相控阵超声检测方法在实际应用中具有一定的局限性，如探头的制造和维护成本高、对被测物体表面平整度要求高等。

但随着技术的不断发展，这些问题逐渐得到了解决，相控阵超声检测方法将在未来得到更广泛的应用和发展。

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相控阵超声波检测方法相控阵超声波检测方法是一种基于超声波成像的先进无损检测技术，可以应用于诸如医学诊断、材料缺陷检测、结构健康监测等领域。

以下是关于相控阵超声波检测方法的50条介绍和详细描述：1. 相控阵超声波检测方法利用多个发射和接收元件，实现了对被检测物体内部结构的高分辨成像。

2. 该方法可以对复杂结构进行全方位、高分辨率的检测，检测结果准确可靠。

3. 相控阵超声波检测方法通常包括超声波信号生成、传播、接收及成像等几个基本步骤。

4. 该方法依靠控制超声波波束的方向和焦距，可以实现对被检测物体不同深度的检测。

5. 相控阵技术可以实现对多个角度下的超声波成像，从而提高缺陷检测的全面性和准确性。

6. 与传统的单元素超声波探头相比，相控阵超声波检测具有更高的扫描速度和更大的覆盖范围。

7. 该方法可以进行实时成像，提高了检测效率和实时监控能力。

8. 相控阵技术可以通过合成孔径成像算法，实现对被检测物体的高分辨率成像，有效改善了成像质量。

9. 该方法对于表面粗糙、复杂几何形状的物体也具有较强的适应能力，可以实现全面、全方位的检测。

10. 相控阵超声波检测方法适用于金属、塑料、陶瓷等材料的缺陷检测，可以检测到裂纹、气孔、夹杂等缺陷。

11. 在医学领域，相控阵超声波检测方法可用于产前检查、器官检查等，对心脏、肝脏、肾脏等器官进行准确成像。

12. 相控阵技术还可以应用于海洋声纳领域，用于水下目标的成像和探测。

13. 该方法对于管道、容器等封闭结构的内部缺陷检测也有很好的应用前景。

14. 相控阵超声波检测方法可以通过多通道接收，进一步提高成像质量和精度。

15. 利用相控阵技术，可以进行三维成像，实现对被检测物体的全方位展现。

16. 该方法所需的硬件设备相对简单，成本较低，易于实施和推广。

17. 相控阵超声波检测方法还可以通过调制激励信号实现对不同频率超声波的发射和接收。

18. 该方法具有较强的抗干扰能力，可以应对复杂环境下的检测需求。

相控阵超声检测原理相控阵超声检测是一种基于超声波的无损检测技术，广泛应用于工业、医学等领域。

它通过利用多个发射和接收元件的阵列，实现对被测物体内部结构的成像和缺陷检测。

本文将介绍相控阵超声检测的原理和应用。

一、原理概述相控阵超声检测利用超声波在被测物体中的传播和反射特性，通过控制发射和接收元件的激励信号和接收信号的时序和幅度，实现对被测物体内部结构的成像和缺陷检测。

相控阵超声检测的原理可以简单概括为以下几个步骤：1. 发射：通过控制发射元件的激励信号，产生超声波信号并向被测物体发送。

2. 接收：接收元件接收被测物体中反射回来的超声波信号。

3. 时序控制：通过控制接收元件的接收时序，实现对不同深度的信号进行接收。

4. 幅度控制：通过控制接收元件的接收信号幅度，实现对不同深度的信号进行增益调节。

5. 数据处理：对接收到的信号进行处理，包括滤波、增益调节、图像重建等，最终得到被测物体的图像或缺陷信息。

二、应用领域相控阵超声检测在工业和医学领域有着广泛的应用。

1. 工业领域：相控阵超声检测可以用于材料的缺陷检测和结构的成像。

例如，在航空航天领域，可以利用相控阵超声检测技术对飞机结构进行无损检测，及时发现隐蔽缺陷，确保飞行安全。

在制造业中，可以利用相控阵超声检测技术对焊接接头、铸件等进行质量检测，提高产品的可靠性和安全性。

2. 医学领域：相控阵超声检测在医学影像领域有着广泛的应用。

例如，在超声诊断中，可以利用相控阵超声检测技术对人体内部器官进行成像，帮助医生进行疾病诊断和治疗。

相比于传统的B超技术，相控阵超声检测可以提供更高的分辨率和更丰富的图像信息，有助于提高诊断准确性。

三、优势和挑战相控阵超声检测相比于传统的超声检测技术具有以下优势：1. 高分辨率：相控阵超声检测可以通过控制发射和接收元件的位置和时序，实现对被测物体的高分辨率成像。

2. 实时性：相控阵超声检测可以实时获取被测物体的图像或缺陷信息，对于一些需要快速检测的应用场景非常适用。

相控阵超声检测技术标准与实践一、相控阵超声检测技术简介相控阵超声检测技术是一种基于超声波的检测方法，通过相控阵列换能器实现超声波的聚焦和偏转。

其原理是利用高频超声波在材料中传播时遇到不同界面产生的反射和折射现象，通过接收和处理这些回波信号，实现对材料内部结构的无损检测。

相控阵超声检测技术自20世纪90年代问世以来，凭借其高分辨率、高精度和高可靠性等优势，迅速在多个领域得到广泛应用。

二、检测应用领域相控阵超声检测技术在多个行业中都发挥着重要的作用，以下是其主要应用领域：1.工程建筑：用于混凝土结构、钢结构等材料的无损检测，确保结构的完整性。

2.石油化工：对管道、压力容器等设备进行定期检测，预防潜在的安全隐患。

3.航空航天：用于飞机零部件、发动机叶片等关键部件的无损检测，确保飞行安全。

4.轨道交通：对高铁、地铁车辆的车体材料进行检测，确保运行安全。

5.新能源：对风力发电机叶片、太阳能板等新能源设备的无损检测。

三、技术标准与规范相控阵超声检测技术的标准与规范主要涉及以下几个方面：1.检测方法：应明确规定检测方法，如单晶、多晶、线性或扇形扫描等。

2.仪器设备：应规定相控阵超声检测设备的性能参数、校准和维护等方面的要求。

3.操作流程：应明确检测前准备、数据采集、数据处理和结果解释等步骤的具体操作要求。

4.数据分析与解释：应规定数据的分析方法、缺陷评定原则和结果表达方式。

5.安全与环保：应规定检测过程中的安全措施和环保要求。

四、数据分析与解释相控阵超声检测技术的数据分析主要包括以下步骤：1.数据预处理：去噪、增益调整等，以提高数据质量。

2.成像处理：通过信号处理技术，将原始数据转换为可视化的超声波图像。

3.缺陷识别：通过图像处理技术，识别并定位材料中的缺陷。

4.定量与分类：根据缺陷的尺寸、形状等信息，对缺陷进行分类和定量分析。

5.解释与评估：结合专业知识，对缺陷的性质和潜在影响进行解释和评估。

五、检测质量控制与改进措施为确保相控阵超声检测技术的质量和准确度，应采取以下措施：1.人员培训：定期对操作人员进行技术培训和考核，提高其专业水平。