超声波相控阵技术在无损检测中的应用
超声相控阵检测技术及应用
超声相控阵检测技术及应用
近年来，随着科技的不断发展，超声相控阵检测技术成为了一种
非常重要的无损检测技术，应用广泛于各个领域，比如航空、航天、
汽车、电力等工业领域。
超声相控阵检测技术是利用超声波在材料中传播、反射、衍射、
散射等原理进行缺陷检测的一种技术。
它能够对复杂结构的材料进行
高精度、高效率、无损的检测和评估，能够检测出各种缺陷，如裂纹、气孔、夹杂等，同时还能够评估材料的力学性能、耐久性和可靠性。
相比传统的超声检测技术，超声相控阵检测技术具有优越性。
它
可以通过调整控制器上的参数，实现多角度、多方向、多频率的超声
波束所覆盖的测试区域，不仅可以提高检测精度，还可以缩短检测时间，并大大降低了误判率。
在实际应用中，超声相控阵检测技术的应用不断发展和完善。
在
航空领域，超声相控阵检测技术被广泛应用于飞机结构和发动机叶片
的缺陷检测，大大提高了飞机的安全性能和可靠性。
在汽车领域，超
声相控阵检测技术被应用于对汽车组件的检测，如汽车发动机的缸体、缸盖和曲轴等部件的缺陷检测，有效提高了汽车的性能和安全性能。
在电力领域，超声相控阵检测技术被用于检测钢轨、钢板、桥梁和引线、绝缘子等电力设备，提高了电力设备的性能和安全性，对电力行
业和国家电网的建设起到了至关重要的作用。
总之，超声相控阵检测技术在工业生产和科学研究中发挥着不可替代的作用，其应用领域越来越广泛，技术也在不断地完善和提高，将使得未来的无损检测技术更为可靠、高效和精确。
TOFD和相控阵超声技术的应用
TOFD和相控阵超声技术的应用沙特拉比格项目部关于无损检测方法的选用，检测中心与业主探讨多次，业主坚决不同意手动超声，要求全部采用射线探伤，故探伤工作量很大。
由于工期紧的原因，采用自动超声的新技术TOFD和相控阵，这样可以交叉作业，降低工作强度，提高探伤效率，保证工程进度。
通过沙特拉比格项目部一年多的TOFD 和相控阵超声检测的实践经验，TOFD和相控阵超声波检测技术已经被证实是非常实用于现场焊缝检测的无损检测方法。
在检测的过程中，展现出相当的优越性，如高效率，安全，低成本，储存数据，提高生产率等。
1.检测原理TOFD和相控阵超声是两种不同的检测原理，所以我们分别阐述并两者结合总结。
1.1 TOFD（衍射時差法）超声技术是利用缺陷部位的衍射波信号来检测和测定缺陷尺寸的一种超声波检测方法，通常使用纵波斜探头，采用一发一收模式。
1.2 相控阵超声技术是借鉴相控阵雷达技术的原理而发展起来的。
相控阵成像是通过控制换能器阵列中各阵元激励（或接收）脉冲的时间延迟，改变由各阵元发射（或接收）声波到达（或来自）物体内某点时的相位关系，就可实现聚焦点和声束方位的变化，从而进行扫描成像。
2.现场应用在沙特拉比格项目部，经过一年的实践应用，充分体现了TOFD和相控阵的可靠性、实用性、高效率、低成本，储存数据和提高生产率的优点，同时也是提高公司TOFD和相控阵超声波应用水平和开展技术研究是一项绝好的机会。
以下列举沙特拉比格项目部的过热器连接管道?508×55的应用图例。
2.1 在相控阵检测前，应根据焊接信息（坡口类型，坡口角度，壁厚，对接形式等）选择探头，制定详细的扫描计划。
如图1和表1是过热器连接的扫查计划和探头参数。
2.2采集数据图像采集的数据可以根据实际情况，转化为JPG格式的图片，附加在报告上。
转化为的图像如图2和图2所示：2.3 数据的评定采集数据的评定，即可在检验时进行评定，也在采集后进行评定，也可共第三方凭定。
超声相控阵在无损检测领域的应用
１ ６ １ ０ ４ １ ） （ 东 北特钢 集 团北 满特 钢有 限责 任公 司 。 黑 龙江 省 齐齐 哈尔
摘
要： 为 了提高产 品检验质量 ， 我公司引进超声相控阵检 测系统 ； 本 文主要针 对超声 相控 阵检测 系统 的原理
和特 点深入研 究 ， 并应用 于实践 中 ， 有效的提高 了产 品的检验水平 和检 测效率。 关键词 ： 超声相控阵 ；超声波探伤 ；缺陷
等几 部分 组成 ； （ ２ ） 水 箱 中设 置三 向对 中导 向轮 ， 挡 水 板有 两
ｌ Ｒ Ｄ—Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ 设备 简介
１ ． １ 涡流设 备 简介 （ Ｅ Ｃ Ｔ ）
层， 钢挡水板和橡胶挡水板 ；
（ ３ ） 三层探 头 卡座 ， 每个 卡座 内装 ４个 相控 阵 探头， 其 中 ２个 是 Ｃ ６ ５—５ ＭＨ ｚ探 头 ， 另 ２个 为
Ａｐｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈｅ Ｕｌ ｔ ｒ ａ ｓ ｏ ｎｉ ｃ Ｐｈａ ｓ ｅ ｄ Ａｒ ｒ ａ ｙ ｉ ｎ ＮＤＴ
Ｐ ｉ ａ ｏ Ｑ ｉ ｘ ｉ ａ ， Ｌ ｉ Ｘ ｕ ｅ
（ Ｄ ｏ ｎ ｇ ｂ ｅ ｉ Ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ａ ｌ Ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ Ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ Ｂ ｅ ｉ ｍ ａ ｎ Ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ａ ｌ Ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｑ ｉ ｑ ｉ ｈ ａ ｅ ｒ Ｈ ｅ ｉ ｌ ｏ ｎ ｇ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ １ ６ １ ４１ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
直 的钢棒 ， 性能 指标 如下 ：
纵向缺 陷 ： ０ ． ３ ｍ ｍ深， １ ０ ｍ ｍ长； 横 向缺 陷 ：
０ ． ３ ｍ ｍ深 ， １ ０ ｍ ｍ长； 涡流使用频率 ： ４ ０ ０ ｋ Ｈ ｚ ； 注入
超声相控阵技术在无损检测领域的应用
– 应用范围小：常规超声只能对几何形状简单的工件进行检测，对诸如 角焊缝、搭接焊缝等复杂的结构检测时，几何反射信号会干扰操作人 员对检测结果判断的准确性。
•传统无损检测技术的局限性
射线检测（RT）的局限性（1）：
– 安全性低：射线对人体有伤害，化学药剂对环境有污染；
– 检测速度慢：射线检测需要经过拍片、洗片和评片等多道程序，检测 效率低。另外，射线检测时需要清场，影响其他部门的作业；
– 缺陷检出率弱：射线只对体积型缺陷（如气孔）敏感，而对于对黑度 影响不大但危害性严重的面状缺陷（如未熔合、裂纹等）的检出率很 低；
– 缺陷定量能力差：射线仅能确定缺陷的长度，而不能确定缺陷的埋藏 深度和自身高度；
•波束聚焦
• 波束聚焦是通过软件控制 每一个晶片的触发时间使波 前在指定的位置进行叠加实 现的。焦点尺寸取决于所用 晶片的大小和数量。
•Focussed to cross at this point
•相控阵脉冲发射/接收
•相控阵三维视图
•VC-TOP(C) VIEW
•Index axis •Index axis
•Scan axis
•Scan axis
•Usound axis
•Index axis
•Usound axis
•VC-SIDE(B) VIEW
•Scan axis
•VC-END(D) VIEW
•超声相控阵技术典型应用
•焊缝检测-线性扫查
•焊缝检测-扇形扫查
•
•全自动超声相控阵焊缝检测
•T型焊缝扫查
厂、哈动力 –船泊：江南造船厂、渤海船舶重工、中国船舶工艺研究所 –兵工：江麓机械厂、重庆铁马、山西柴油机厂 –电力：华北电科院、河北电科院、江苏电科院、浙江电科院、东
使用超声相控阵技术的无损检测方法与技巧
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。
超声波相控阵无损检测技术在特种设备领域应用研究
超声波相控阵无损检测技术在特种设备领域应用研究摘要：特种设备是指用于生产、运输、储存、使用等特定场合的设备，如压力容器、锅炉、压力管道、起重机械等。
这些设备的安全运行对人们的生命财产安全具有重要的意义。
特种设备的无损检测技术是保障特种设备安全运行的关键技术之一。
本文将介绍超声波相控阵技术的基本原理、特点和应用，以期为特种设备无损检测技术的进一步发展提供参考。
关键词：超声波相控阵技术；特种设备；无损检测；相位；幅度引言：超声波检测技术是特种设备无损检测技术中最常用的一种技术。
它通过超声波的穿透、反射、衍射、散射等物理效应，检测目标对象内部的缺陷（比如裂纹、未熔合、夹渣等）。
然而，传统的超声波检测技术在应用中存在一些局限性，如分辨率低、检测速度慢等问题。
超声波相控阵技术是近年来发展起来的一种新型的超声波检测技术。
它通过控制多个超声波发射器和接收器的相位和幅度，实现对目标物体进行快速、准确的无损检测。
该技术具有分辨率高、信噪比高、检测速度快、适用性广、缺陷实时成像等优点，在特种设备无损检测中具有广泛的应用前景。
一、超声波相控阵技术的基本原理超声波相控阵技术是一种基于超声波相位调制原理的检测技术。
它利用多路超声发射器和接收器的阵列，通过控制每个发射器和接收器的相位和幅度，实现对目标物体的扫描和成像。
超声波相控阵技术的基本原理是利用超声波在不同介质中传播速度不同的特性。
当超声波从一个介质传播到另一个介质时，会发生反射、折射和散射等现象。
通过控制超声波发射器和接收器的相位和幅度，以灵活的声束偏转和聚焦能力实现缺陷的实时成像。
具体而言，超声波相控阵技术包括以下几个步骤：（一）发射器控制超声波相控阵技术中的发射器控制是实现波束控制和聚焦的关键步骤。
通过调节每个发射器的相位和幅度，可以控制超声波的传播方向和形状。
相位调节可以改变波束的传播方向，使其聚焦于目标物体的特定区域。
幅度调节可以控制超声波的能量分布，使波束的强度在聚焦区域最大，从而提高检测的灵敏度和精度。
特种设备无损检测中超声波相控阵技术应用
特种设备无损检测中超声波相控阵技术应用发布时间：2022-07-16T01:05:23.850Z 来源：《当代电力文化》2022年3月第5期作者：王占鹏[导读] 超声波相控检测技术作为一种全新的无损检测技术，将其应用到特种设备检测的阶段中，能够提高检测效率，因此文章结合实际，在分析该技术理念的同时，对技术的应用要点进行探讨。
王占鹏国家电投集团青海黄河电力技术有限责任公司摘要：超声波相控检测技术作为一种全新的无损检测技术，将其应用到特种设备检测的阶段中，能够提高检测效率，因此文章结合实际，在分析该技术理念的同时，对技术的应用要点进行探讨。
关键词：特种设备；无损检测；超声波；相控阵技术1技术理念通过一系列检测工作可以分析得知:超声波相控阵法的运用特点一般都表现在波束环节，包含转换的角度以及中线点位置的聚集两方面。
在检测的过程中，主要是利用系统设备进行无损检测，能够了解被检测结果状态。
2特种设施性能测试中超声波相控阵技术应用2.1探头选择2.1.1晶片阵列所用到的晶片排列有很多种方式。
目前在特殊设施性能的检测环节，晶片阵型运用最多的便是线性。
通过一系列的检测工作，运用双线性的种类，符合设备的检测基本要求。
2.1.2频率最终检测的结果将会直接被设备操作频率的数值所影响，如果数值比较大，同样检测报告的灵活性以及展示影像的清晰度都会很高，从而便于后续的检测研究工作。
但是，当频率的数值变大时，所相关的衰退功效也会随之变高，进而影响检测工作的顺利进行。
通常来说，假如特种设施在进行监测时，将碳钢等材料作为检测指引方向，合适的概率数值范围在[2.5，5]MHz。
对于焊接表面比较薄的问题，检测频率数值可以调整到7.5MHz。
针对不锈钢质量的焊缝，检测探头概率数值范围可以调节到[1，2.5]MHz。
假如设备操作的频率数值比较高，会造成一系列的衰减现象，减少信号防干扰的检测能力，更有甚者会损坏检测环节的成效，没有办法顺利进行检测流程。
超声波相控阵技术在特种设备无损检测中的应用研究
超声波相控阵技术在特种设备无损检测中的应用研究摘要：随着科学技术的发展，我国的超声波相控阵技术有了很大进展，并在特种设备无损检测中得到了广泛的应用。
压力管道焊接施工结束后，为保障管道的焊接质量，需按照有关规范及设计文件要求对焊接接头进行检测。
GB/T20801.5—2020《压力管道规范工业管道第5部分：检验与试验》规定中，一般对于管道壁厚小于或等于30mm的均采取射线检测。
本文首先分析了超声波相控阵技术在特种设备无损检测中的应用，其次探讨了检测代替方案，以供参考。
关键词：超声波相控阵；探头；声束引言近年来，相控阵超声检测技术是发展较为迅速的一项无损检测新技术，随着能源行业关于焊缝相控阵超声检测标准的颁布实施，应用范围也越来越广泛，在高铁构架、钢轨、风机塔筒、压力容器腐蚀损伤、输变电设备、石油及天然气输送管道等检测中均有应用。
1超声波相控阵技术在特种设备无损检测中的应用1.1图像增强算法超声波是穿透性强的高频声波，能够穿透常见的水泥、混凝土材料，遇到材质差别的界面时，将发生透射、反射等。
当混凝土内部存在多种材料界面时，超声波传播会发生多次反射，直至能量全部消耗。
为增加超声波在混凝土内部的传播距离，超声波相控阵技术进行多批次超声波发射与接收，通过合成孔径聚焦技术将较微弱的反射信号进行叠加增强，提高有效检测深度。
当采用该设备时，通过合成孔径聚焦的图像中有效信息多为孤立点，难为混凝土内部缺陷诊断提供直观有用的信息。
为增强图像中的有效信息，本文引入图像形态学方法进行超声波成像处理，基本操作包括膨胀、腐蚀。
膨胀操作是在结构元素确定的邻域块中选取图像值与结构元素值之和的最大值，可增加高亮度像素点周围的亮度。
在超声波检测图像中，高亮度像素点通常对应钢筋、孔洞等，高亮度像素点分布密度较小时，膨胀操作可将成团但不连续的高亮度点连接成片。
腐蚀是膨胀的逆操作，可避免膨胀扩大过程对周围区域产生影响。
腐蚀操作是在结构元素确定的范围中，选取图像值与结构元素值差值的最小值。
超声相控阵技术在工业无损检测领域的应用探讨
超声相控阵技术在工业无损检测领域的应用探讨摘要：本文对超声相控阵技术理论基础进行分析，并阐述该技术在工业无损检测中的应用方法，包括小径管检测、管道衔接检测、汽轮机叶片根检测等方面，可充分发挥相控阵技术的检测优势，使复杂工件质量缺陷得到准确检测。
根据大量实践结果可知，相控阵技术可灵活控制声束角度，灵活准确的探测缺陷位置，检测结果准确可靠。
关键词：超声相控阵技术；工业；无损检测引言：在工业发展过程中，无损检测可展现国家工业发展程度，其重要性不言而喻。
在众多检测方式中，超声检测在穿透力、适用性与便利性等方面优势显著，在此基础上，超声相控阵技术诞生，依靠对超声阵列换能器内各阵元相位控制，采集灵活可控的波束，可对形状各异的物体进行无损检测，且逐渐成为自动化检测的发展趋势，对无损检测发展具有重要意义。
1超声相控阵技术理论基础该技术以控制换能器阵元的方式，延迟激励脉冲时间，由此更改各个阵元发射出的声波与物体接触的相位关系，实现聚集与声束偏转的目标，完成缺陷检测。
该项技术作为无损检测的主要手段，利用电子控制内的1—2个相控阵探头便可进行体内检测，无需像以往一般采用多个复合探头阵列才可检测，同时还可快速彻底的扫描整个被检测物体内部缺陷情况。
该项技术采用延迟电路技术，对相控阵探头进行控制，完成超声波的收发。
探头内带有多个小晶片，各个晶片均可独立激发，并根据晶片与被检测目标间的声程，施加相应的延迟时间，进而调整声束角度与聚焦点位置。
通常情况下，常规超声波每次只可用一种角度探头进行检测，而相控阵技术可利用电子方式操作探头声束角度，可在0—90°范围内灵活调整，以扇形进行扫描排查，也可变换角度通过线形方式扫描，在扫查期间还可进行声束聚焦，使灵敏度与检测精度得到全面提升。
与常规超声波相比，相控阵技术的优势体现在以下方面，一是缺陷定位精准，灵敏度高；二是可机械扫查焊缝，快速确定缺陷位置，并将结果直观展现出来；三是利用1个小型探头便可实现多角度扫查[1]。
超声波相控阵技术在无损检测中的应用
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。
超声相控阵技术在电力工业无损检测中的应用 徐鹏
摘要：无损检测技术是现代工业领域非常关键的一个技术环节。其中，超声检测是无损检测领域中一种重要手段。相比于其他方式，如磁粉检测、射线检测、涡流检测等，超声检测具有高精度、无损、高安全性、高适应性等优点，被广泛应用于电力、航空、航天、石化等多个领域。超声相控阵技术因其灵活的声束形成以及快速成像性能得到了越来越多的关注。这项技术能提高检测效率，扩大超声检测应用范围，在缺陷查出和定量准确性方面突破常规超声因声束偏转角度有限且不够灵活而造成的限制，是当前超声无损检测领域研究的热点。
2.2接管座角焊缝检测
接管座角焊缝作为电站锅炉检验中的重点检验和监测部位，其质量优劣直接影响电站锅炉运行的安全可靠性。角焊缝在焊接过程中常出现未焊透、未融合和裂纹等面积型缺陷。由于超声波检测对此类缺陷十分敏感，检测灵敏度较高，常规超声波检测成为目前管座角焊缝常用的内部检测方法。但是，由于接管座角焊缝坡口形状和结构较为复杂，利用超声波进行检测时，易受到管座曲率、壁厚和马鞍状焊缝形式的影响，加之探测位置的局限，常规超声波检测面临着缺陷信号识别难度大、缺陷的定位困难及难以确保焊缝完整覆盖等问题。利用模拟仿真软件，将超声相控阵检测技术应用于对管座角焊缝的检测，并配备扫查器实现自动化检测。通过对比可知，利用超声相控阵检测技术能确保检测质量。
2超声相控阵技术在电力工业中的应用
2.1管道对接焊缝检测
电厂管道特别是主蒸汽管道、再热热段蒸汽管道、主给水管道和再热冷段蒸汽管道对接焊缝在运行过程中承受着较高的温度和压力，一旦泄露，轻者造成机组停机，重者导致人身伤亡，因此，加强管道对接焊缝的检测显得尤为重要。对接焊缝坡口一般有V型、U型、双V型三种形式。采用传统的超声波探伤方法对管道对接焊缝进行检测时，探头要在焊缝两侧频繁移动，检测过程十分复杂。采用相控阵超声探头检测对接焊缝时，可通过扫描仪和编码器实现对接焊缝的全体积扫描。在检测过程中，关键检测参数由软件自行设定，不需要更换探头，不需要频繁地来回移动探头，也不需要复杂的夹紧装置。需要注意的是，只有保证探头楔块前端与焊趾之间的距离，才能保证探头发出的声束能覆盖整个被检截面，然后沿焊缝轴线纵向移动即可完成检测。
超声相控阵检测技术应用
超声相控阵检测技术应用的实际情况1. 应用背景超声相控阵（Phased Array）是一种利用多个超声探头组成的阵列，通过控制每个探头的发射时间和幅度来实现对被测物体进行全方位扫描和成像的技术。
相比于传统的超声检测技术，超声相控阵具有更高的灵敏度、更快的检测速度和更精确的定位能力，因此在多个领域得到了广泛应用。
2. 应用过程超声相控阵检测技术主要包括以下几个步骤：2.1 探头选择与布置根据被测物体的形状、尺寸和材料等特点，选择合适的超声探头，并将其按照一定的布置方式固定在被测物体上。
通常情况下，采用线性或者矩阵型的布置方式可以实现全方位扫描。
2.2 参数设置与校准通过超声相控阵仪器设定合适的工作参数，包括发射频率、脉宽、采样频率等。
还需要进行探头的校准，包括延时校准、增益校准和灵敏度校准等，以保证检测的准确性和可靠性。
2.3 数据采集与处理将超声探头发出的超声波信号发送到被测物体上，并接收反射回来的信号。
通过超声相控阵仪器采集这些信号，并进行滤波、放大等处理。
利用相控阵算法对这些信号进行相位控制和波束形成，得到二维或者三维的扫描图像。
2.4 缺陷检测与评估通过分析扫描图像，可以实现对被测物体内部结构和缺陷的检测与评估。
常见的检测目标包括裂纹、夹杂、气孔等。
通过对缺陷的位置、形状、大小等特征进行分析，可以判断其对被测物体的影响程度，并制定相应的修复方案。
3. 应用效果超声相控阵检测技术在多个行业中得到了广泛应用，并取得了显著的效果：3.1 航空航天领域超声相控阵检测技术在航空航天领域中被广泛应用于飞机发动机叶片、涡轮盘、机翼等关键部件的缺陷检测。
相比于传统的X射线或者磁粉检测技术，超声相控阵具有高分辨率、无辐射、实时性强等优点，可以更准确地检测到微小缺陷，并及时进行修复。
3.2 石油化工领域超声相控阵检测技术在石油化工领域中主要应用于管道、储罐等设备的缺陷检测。
通过对设备内部结构和壁厚的扫描，可以有效地发现腐蚀、裂纹等缺陷，并及时采取措施进行维修和保养，以确保设备的安全运行。
超声相控阵检测技术的发展及应用
超声相控阵检测技术的发展及应用一、概述随着科学技术的不断发展和进步，各种新型的检测技术也不断涌现。
其中，超声相控阵检测技术作为一种非常重要的无损检测技术，在工业生产和医学诊断领域有着广泛的应用。
本文将就超声相控阵检测技术的发展历程和应用进行探讨。
二、超声相控阵检测技术的发展历程1. 超声相控阵检测技术的起源超声相控阵检测技术起源于上世纪50年代，最初是由医学领域引入工程技术，主要用于医学超声诊断。
随着工程技术的不断发展，超声相控阵检测技术逐渐应用到了工业领域中。
2. 超声相控阵检测技术的技术进步随着计算机技术和电子技术的快速发展，超声相控阵检测技术也得到了极大的改善和提升。
传统的超声波探头只能发送和接收单一方向的超声波信号，而超声相控阵探头可以通过控制多个单元晶片的工作时序，实现对被测物体内部的不同方向的超声波信号的发送和接收，大大提高了检测的效率和精度。
3. 超声相控阵检测技术的应用领域随着超声相控阵检测技术的发展，它已经广泛应用于医学影像学、航空航天、船舶制造、汽车制造、建筑工程等领域，成为现代工程技术领域中不可或缺的重要技术手段。
三、超声相控阵检测技术的应用1. 航空航天领域超声相控阵检测技术在航空航天领域的应用主要体现在航空器构件的无损检测和航天器的结构健康监测等方面。
由于超声相控阵检测技术具有高分辨率、多方向探测等特点，可以对飞机结构零部件进行高效、准确的无损检测，保障了航空器的飞行安全。
2. 医学影像学领域在医学影像学领域，超声相控阵检测技术已经成为医学影像学中最重要的成像技术之一。
与传统的B超、CT、MRI等成像技术相比，超声相控阵检测技术具有辐射小、成本低、操作简单等优点，非常适合于临床医学中的各种检查和诊断。
3. 工业生产领域在工业制造领域，超声相控阵检测技术也有着广泛的应用。
例如在汽车制造中，超声相控阵检测技术可用于汽车零部件的无损检测，保障汽车制造的质量。
在船舶制造中，超声相控阵检测技术可用于船体结构的无损检测，确保船舶的安全运行。
超声相控阵技术在电力工业无损检测中的应用
超声相控阵技术在电力工业无损检测中的应用作者：朱国斌来源：《河南科技》2019年第04期摘要：本文首先介绍了超声相控阵技术的原理及特点，然后从管道对接焊缝、接管座角焊缝、汽轮机叶片叶根和小径管缺陷的检出等几方面探讨超声相控阵技术在电力工业中的应用，以期为超声相控阵技术的发展及其在电力工业无损检测中的应用提供借鉴。
关键词：超声相控阵;常规超声;电力工业中图分类号：TG115.28 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）04-0076-03Application of Ultrasonic Phased Array Technology inNon-destructive Testing of Power IndustryZHU Guobin（Datang Huazhong Electric Power Research Institute，Zhengzhou Henan 450000）Abstract： This paper first introduced the principle and characteristics of ultrasonic phased array technology， then discussed the application of ultrasonic phased array technology in power industry from the aspects of pipe butt weld， nozzle seat fillet weld， turbine blade root and small diameter tube defect detection， in order to provide reference for the development of ultrasonic phased array technology and its application in non-destructive testing of power industry.Keywords： ultrasonic phased array;conventional ultrasound;power industry无损检测是工业发展必不可少的有效工具，在一定程度上反映了一个国家的工业发展水平，无损检测的重要性已得到公认。
相控阵超声波检测方法
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。
超声波相控阵技术在特种设备无损检测中的应用研究
超声波相控阵技术在特种设备无损检测中的应用研究发布时间：2022-11-10T08:21:41.445Z 来源：《科学与技术》2022年14期7月作者：苏保齐[导读] 为稳步提升特种设备检测效能，促进现有无损检测模式的健全与完善苏保齐广东省特种设备检测研究院茂名检测院广东茂名 525000摘要：为稳步提升特种设备检测效能，促进现有无损检测模式的健全与完善，文章尝试以超声波相控阵技术作为切入点，着眼技术原理，立足技术特性，采取有效举措。
关键词：特种设备;无损检测;超声波;相控阵;技术应用一、超声波相控阵技术原理在此之前，因为各种因素的限制，发射头只能够与超声波发出的光束相匹配，而且因为它的材料极易断裂，如果想要更改预定的发射路径和发射地点，很可能会被新的能量击中，然后化作一团碎片。
这也是为什么，以前研制出来的监视器，非常不方便，需要大量的人力、物力、财力。
而我们目前所选择的陶瓷，看似很容易被破坏，其实研究人员在陶瓷内部发现了一种可以抵抗超声波的特殊材料，可以降低发射头的更换频率，提高使用效率。
当然，这也说明了这种特殊芯片的强大之处，就在于它对陶瓷有着极强的吸附能力。
而且，由于它的体积较小，重量也较轻，在一块芯片上可以放置多块芯片，每一块芯片都对应一块光束，因此每一块芯片都能对应不同的光束。
所以，它可以让使用者随意的选择一条弹道和弹道。
在布置发射器上的芯片布置也是一门很有学问的事情，如果芯片的排列方式比较复杂，那么制造成本就会大大提高，需要花费的时间和精力也会越来越多。
研究人员发现，在许多排列方法中，晶圆排列成一条直线的优点是最明显的，不但布置得简单，而且相对于其他方法来说，投资也要小得多。
然而，以上方法仅适用于一维，而在二维或三维的情况下，这种方法就不适用了。
研究人员还发现，将两种平面排列组合在一起，也许能够检验三维物体。
例如，将一个简单的长方形和一个圆形的圆圈结合起来，就能在一个三维空间中查看物体。
相控阵超声波的应用
相控阵超声波技术是一种先进的无损检测技术，具有灵活方便、缺陷定位准确、检测灵敏度高、可控性好、结果直观等优点，广泛应用于多个领域。
在航空领域，相控阵超声波技术可以用于对飞机的机翼、机身等构件进行缺陷检测，判定构件的完整性和安全性。
在汽车制造领域，相控阵超声波技术可以用于检测车身的焊缝和接头，从而保证整车的质量。
在船舶制造领域，相控阵超声波技术可以对船舶的船体和管道进行检测，判定其是否存在腐蚀和裂纹等问题。
在建筑工程领域，相控阵超声波技术可以用于检测建筑物的混凝土结构和钢筋，发现潜在的隐患和缺陷。
此外，相控阵超声波技术还广泛应用于化工、船舶、风电、石油天然气等领域。
例如，在化工领域，相控阵超声波技术可以用于对碳钢焊缝、铸锻件、碳纤维复合材料等进行检测。
在船舶领域，相控阵超声波技术可以用于对船舶的船体结构进行检测，以确保其符合规范和安全标准。
总之，相控阵超声波技术具有广泛的应用前景和重要意义，能够提高产品质量和安全性，降低生产成本，促进科技进步。
超声相控阵技术在大厚度铝锻件无损检测中的应用
大厚度铝锻件的无损检测。
采用环形阵列探头可以方便地实现动态聚焦，由于每
一个探头位置只有一束声束，因此要实现原材料扫查面完
整的C扫 描 图 像 ，必须开发自动扫查装置[5]，本文将利用法
国M2 M公 司 开 发 的 25 6 x 256通道相控阵检测 系 统 研 究 该 大
厚度铝锻件超声无损检测方法，该系统不仅可以实现多焦
重 隐 患 ，因此对其进行无损检测显得意义尤为重大。传统
超声波无损检测采用聚焦单探头检测'由于探头声场焦
点 固 定 ，对焦点深度附近的缺陷灵敏度高，而对其他区域
灵 敏 度 较 低 ，而相控阵技术因其声场可控，其动态聚焦技
术可 以 将 焦 点 设 置 在 锻 件 的 不 同 深 度 处 [3-]，特别适合该
在实施聚焦过程中，通过改变各个晶片的激发时间，使 得焦点位于不同深度，在接受信号时，各个晶片的接收时序 正好与发射聚焦时相反。由于不同深度聚焦时，晶片激发的 时间间隔很短，在显示接收信号时，就如同各个聚焦行为是 同时发生的一样，就实现了如图1所示的不同深度动态聚焦。 根据在近场内才有聚焦效果的原则，若检测深度足够大，必 须采用大尺寸环阵探头。对于较深的焦点，大尺寸、全激发晶 片可以使焦点能量更高，聚焦效果更好，但对于较浅的区域， 这样做就容易造成盲区大，此时采用大尺寸探头，但部分激 发晶片的做法，即可实现焦距较小，盲区也较小的效果，该方 式称为动态孔径。法国M2M相控阵系统不仅可以实现动态 聚 焦 ，而且可以用其Multi— Salvo功能实现动态孔径，达到焦 点可控、盲区较小的效果[10。 2 实验 2 . 1 仪器和式样
XU Shuangqian
(Bohai Shipbuilding Vocational College, Xingcheng 125105, China)
超声相控阵技术在电力工业无损检测中的应用
超声相控阵技术在电力工业无损检测中的应用摘要：本篇文章主要就是针对于超声相控阵技术结构以及本质特征来进行研究以及分析，其次就是从管道接口处焊缝、汽轮机的叶片和叶根以及检验小径管存在缺陷等相关方面来深层次的探究超声相控技术在电力工业无损检验中的应用，便于为以后超声相控阵技术的发展提供良好的基础，并且还可以为以后超声相控阵技术在电力工业中的应用起着更好的借鉴作用。
关键词：超声相控阵技术；结构特征；无损检测；基础；借鉴在工业发展中无损检测将会起到非常重要的作用，它的使用可以在相对意义上体现出每个国家工业的发展状况，目前，无损检测技术的重要作用在全国都已经得到充分的认可。
在无损检测中，最为重要的一部分就是超声检测，就对比于其他检测方式而言，超声检测具备着适应性较强、穿透力较强、设施较易携带、操作起来比较安全等等优点，在我国已经得到非常广泛的应用。
在超声无损检测领域的研究过程中，超声相控阵因为其独特的声束以及其可以快速成像的特点已经得到很多的关注。
在起初设计超声相控阵技术的思路主要来源于雷达电磁波。
一开始的超声相控阵技术只是在医疗行业进行使用，后来，随着科学技术的不断发展，超声相控阵技术慢慢地开始应用于工业中的无损检测试验，并取得很好的效果。
尤其是近年来，伴随着微加工以及微电子等技术的发展，超声相控阵无损检测技术在工业中的应用更是获得突破性的发展。
一、超声相控阵的结构以及特征1.1超声相控阵的结构超声相控阵就是超声探头晶片的合成，它是由很多的压电晶片依据相对的规律来进行分布的，最后在逐个的按照预先确定的延迟时间来进行激发各个排列好的晶片，当所有的晶片发射出的超声波构成一个整体的波面时，这样就可以有效的控制好波阵面的形状以及其的方向，并且还可以实现超声波的偏转以及聚焦等。
它还具有能够确定出不连续的形状、大小以及方向，还可以提供出比单一的或者很多个探头系统更为强大的水平。
超声相控阵无声检测技术是使用很多形状的多阵元换能器来生产和接收超声波光荣的，并且还可以通过结合机械扫描和电子扫描的方式来达到实现图像成像的作用。
相控阵超声成像检测应用案例
相控阵超声成像检测应用案例
相控阵超声成像（Phased Array Ultrasonic Imaging）是一种高分辨率、高精度的无损检测
技术，广泛应用于工程领域的材料检测和缺陷评估。
以下是一些相控阵超声成像检测的应用案例：
1. 飞机结构检测：在飞机制造和维修阶段，相控阵超声成像可以用于检测飞机结构的裂纹、脆
性断裂、疲劳损伤等缺陷。
通过将超声探头安装在机翼、机身等部位，可以实现对隐蔽缺陷的
快速、准确的检测。
2. 管道检测：相控阵超声成像可以用于检测各种类型的管道缺陷，例如管道内壁的腐蚀、磨损、裂纹等。
通过将超声探头固定在管道表面，可以对管道内部进行全面的无损检测，避免了拆卸
管道的繁琐工作。
3. 压力容器检测：相控阵超声成像可以用于检测各种类型的压力容器中的缺陷，例如焊接缺陷、孔隙、腐蚀等。
通过将超声探头固定在容器表面或通过波导导入容器内部，可以进行全面的缺
陷检测，保证压力容器的安全运行。
4. 铁路轨道检测：相控阵超声成像可以用于检测铁路轨道中的裂纹、疲劳损伤等缺陷。
通过将
超声探头固定在铁轨表面或通过车载超声探头进行检测，可以实现对轨道缺陷的高效、准确的
识别，避免了事故的发生。
总之，相控阵超声成像在工程领域的应用非常广泛，能够实现对各种材料和结构的高精度检测
和评估，为工程安全和质量提供了重要的支持。
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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。
这也是相控阵的一个显著优点。
比较明显的优势是检测数据完整，可通过对原生数据进行成像来分析工件内部缺陷，定位定量准确，定性方面降低了对人员经验的依赖性，降低了人为因素的误差。
另一方面相控阵利用时分复用技术
可以用一个探头激发出多种类型的超声波束，一次扫查就能完成普通的数种扫查方式，特别适合快速检测及对几何形状复杂的工件检测。
相控阵原理
相控阵技术能够电子修改超声探头的特征。
探头修改是通过在阵列探头中单个晶片的信号发射（触发）和接收（回波）注入时间延时来实现的。
任何用于缺陷检测和测量的U T技术都可用于相控阵探头。
不需要移动工件，实现高速电子扫查
通过软件控制波束特征提高检测性能
单个电子控制的相控阵探头实现多角度检测
多种配置：P/E,T/R,T O F D,串列扫查
对于复杂几何体的检测更具灵活性
－最佳的聚焦
－最佳的波束角度
按照预定的几何形状订购阵列探头
这些阵列探头像常规超声探头一样，根据不同的设计制作，用于一些特定的应用
典型的阵列设计是：
－线型
－矩阵
－环阵
－扇阵
为什么使用相控阵？
不需要移动工件，实现高速电子扫查
通过软件控制波束特征提高检测性能
单个电子控制的相控阵探头实现多角度检测多种配置：P/E,T/R,T O F D,串列扫查
对于复杂几何体的检测更具灵活性
－最佳的聚焦
－最佳的波束角度
常规波束形成
相控阵波束形成
相控阵探头波束偏转（接收）：
－在接收过程中施加合适的电子延迟。
－只有信号“满足”延迟法则达到同相位，合并后才会产生有效信号。