相控阵探头及楔块
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A = ( n – 1) • p + e 式中 e = 晶片宽度-一个压力复合晶片的宽度(实际 值是 e < λ/2)
e
对于一个给定的阵列，近场(N)值给出可用聚焦的最
大深度。
此值有用下式计算：
如果:
N
=
D2f 4c
式中 D = 晶片直径 f = 频率 c = 材料声速
• 要计算一个相控阵探头的激活（主）轴的近场值 D = n’ • p,式中n’是聚焦法则中每组的晶片数。
相控阵检测
相控阵探头和楔块
角度声束探头 水浸式探头 集成楔块和符合标准的探头 曲面相控阵探头 楔块
公司介绍
奥林巴斯公司是一个国际性的公司，活跃在工业、医疗和消费市场，专注于光学、电子和 精密工程。 奥林巴斯仪器致力于保证产品质量，提升基建和工厂的安全。
奥林巴斯无损检测公司是世界领先的创新型无损检测仪器的制造商，这些检测仪器用于工 业和研发用途，包括航空航天、动力发电、石油化工、土木工程和汽车以及消费产品。领先的 测试技术有超声波、超声相控阵、涡流和涡流阵列。产品包括探伤仪、厚度仪、工业无损检测 系统、自动化系统、 工业扫查器、脉冲收发器、探头和各种附件。
• 要计算一个相控阵中被动（次）轴的近场值： D = W 被动,经常叫作标高。
文件和支持
测试报告和文件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 书籍和培训 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
可变角度
双线性
双1.5-D
也可以设计其它形式的探头以满足您的应用需要。 线性阵列是最常用的工业用相控阵探头。定义相控阵探头的一个重要的特性就是激活的探头孔径。
激活孔径(A)就是整个的激活探头长度。孔径长度由 下面公式计算：
A= n•p 式中： n = PA探头中的晶片数 晶片间距－两个临近晶片中心间的距离 更精确的计算激活孔径的方法是通过下式计算：
奥林巴斯无损检测公司的总部在美国马萨诸塞州瓦尔特海姆。公司在全世界主要工业区域 设有销售和服务中心。关于产品应用和销售服务，请访问 www.olympus-ims.com 。
我们请您仔细阅读本产品样本，以便更多地了解奥林巴斯的相控阵探头和附件以及它们的 用途。
为了给日益成长的无损检测人员提供支持，奥林巴斯 公司出版了“了解相控阵技术”的画册。该画册是由现场 专家设计的，用准确清晰的图解方式介绍了相控阵技术。 在www.olympus-ims.com可以免费获得此画册。
复杂形状的检测
常规的超声检测需要几个不同的探头。而单一一个相控阵探 头可以根据应用的不同来顺序地产生不同的角度和焦点。
θ
iv
www.olympus-ims.com
高速扫描而不需要移动零件
相控阵意味着处理来自多晶片探头的许多信号，而重要的是信 号结果是一个标准的射频信号(或A-扫描)， 与任何一个固定角 度的探头类似。这个信号可以进行评估、加工、过滤、成像， 与任何常规超声系统的A-扫描一样。通过A-扫描建立的B-扫描 C-扫描和D-扫描也同常规超声一样。区别是一个多角度的检测 可以用一个单独的探头来处理。多路技术还使得无需移动的扫 描成为可能：使用多晶片的长相控阵探头可以产生一个聚焦声 束。然后，这个声束被转换(或被并联)到其它晶片上，在没有 探头沿着轴移动的情况下实现对零件的高速扫描。通过不同检 测角度可以实现一个以上的扫描。
相控阵探头用楔块
角度声束探头用楔块 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 曲面相控阵探头用水浸拐角楔块 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 楔块偏移参数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
此原理可以应用到平的零件（使用线性相控阵探头）或管子和 棒材（使用环形相控阵探头）。
缺陷定位
使用手动检测，实时读数是至关重要的，根据零件的几何形 状和／或探头位置，快速地确定反射的信号源。 RA, PA, DA和SA读数使得用户可以在检验过程中准确地对缺陷 位置进行实时定位。 RA: 在A闸门处指示的参考点 PA: 在A闸门处探头前沿对着指示的探头前面 DA: 在A闸门处指示的深度 SA: 在A闸门处对着指示的声道长度
选项
供选择的探头 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 供选择的楔块 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
激发 发射 接收
脉冲
探头晶片 发射信号 触发 传输延迟
入射波前 缺陷
回声信号
接收延迟和汇总
反射波前 缺陷
使用一个单独的、小的、电子控制的多晶片 探头进行多角度检验
常规的超声检测需要几个不同的探头。而单一一个相控阵探 头可以根据应用的不同来顺序地产生不同的角度和焦点。
延迟 (ns)
角度偏转
相控阵探头
入射波前
典型的相控阵探头的频率范围从1MHz到17MHz，晶片数从10个到128个。奥林巴斯使用压电复合技术探头，为所有的检验提供各 种各样范围广泛的探头。本样本展示的是奥林巴斯的标准相控阵探头，分成三种类型：角声束探头、集成楔块探头和水浸探头。
线性
1.5-D 阵列
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2-D 阵列
凸式
凹式
环形
内部聚焦
斜角
namet2364
所有奥林巴斯相控阵系统都有如下能力：
软件控制声束角、焦点距离和焦点尺寸
为了产生一个声束，晶片探头被顺序激发，激发时间略有不 同。通过精确地控制探头晶片之间的延迟，可以产生各种角 度、焦点深度和焦点尺寸的声束。从所希望的焦点反射的回 波以可计算的时间变化撞击各个探头晶片。在每个探头晶片 处接收的信号进行时间转换，然后汇总在一起。汇总的结果 是一个Ａ－扫描，从被测零件所希望的焦点反射的回波被增强 ，而其它点反射的回波被衰减。
ii
www.olympus-ims.com
目 录
公司介绍 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ii 相控阵技术介绍 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iv 订货信息 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vii
Top
激活组
16
1
128
B0 Bottom
45° T1 Top
扫描方向
高速线性扫描：奥林巴斯相控阵系统也可以用来检测平的表 面，如钢板。与一个宽的单晶探头 —经常叫作“刷式探头”相比，由于使用一个小聚焦声束， 相控阵技术的灵敏度要高很多。
RA PA
DA SA
v
相控阵探头
相控阵探头有各种各样的形状和尺寸，满足不同的用途需要。这里图示了几类相控阵探头。
水浸探头 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 集成楔块和符合标准的探头 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 曲面相控阵探头 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
相控阵探头应用列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . viii
相控阵探头
角度声束探头 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 一般应用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 深穿透应用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 焊检测缝 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 小接触面和近壁探头. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
iii
相控阵技术介绍
相控阵超声测试的显著特点是通过计算机控制激励（振幅和延迟） 一个多晶片的探头中的某个晶片。多压力复合晶片的激励产生 一个聚焦的超声声束，通过软件实现动态修改声束参数，如角度、焦点距离和焦点大小。在声束中通过干涉效应产生一个声束各 个晶片的脉冲激活时间略有不同。同样地，从所希望的焦点反射的回波以可计算的时间交替撞击不同的探头晶片。 每个晶片接收的回波经过时间变换，然后汇总在一起。汇总的结果是一个Ａ－扫描，从被测零件所希望的焦点反射的回波被增强， 而其它点反射的回波被衰减。
e
对于一个给定的阵列，近场(N)值给出可用聚焦的最
大深度。
此值有用下式计算：
如果:
N
=
D2f 4c
式中 D = 晶片直径 f = 频率 c = 材料声速
• 要计算一个相控阵探头的激活（主）轴的近场值 D = n’ • p,式中n’是聚焦法则中每组的晶片数。
相控阵检测
相控阵探头和楔块
角度声束探头 水浸式探头 集成楔块和符合标准的探头 曲面相控阵探头 楔块
公司介绍
奥林巴斯公司是一个国际性的公司，活跃在工业、医疗和消费市场，专注于光学、电子和 精密工程。 奥林巴斯仪器致力于保证产品质量，提升基建和工厂的安全。
奥林巴斯无损检测公司是世界领先的创新型无损检测仪器的制造商，这些检测仪器用于工 业和研发用途，包括航空航天、动力发电、石油化工、土木工程和汽车以及消费产品。领先的 测试技术有超声波、超声相控阵、涡流和涡流阵列。产品包括探伤仪、厚度仪、工业无损检测 系统、自动化系统、 工业扫查器、脉冲收发器、探头和各种附件。
• 要计算一个相控阵中被动（次）轴的近场值： D = W 被动,经常叫作标高。
文件和支持
测试报告和文件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 书籍和培训 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
可变角度
双线性
双1.5-D
也可以设计其它形式的探头以满足您的应用需要。 线性阵列是最常用的工业用相控阵探头。定义相控阵探头的一个重要的特性就是激活的探头孔径。
激活孔径(A)就是整个的激活探头长度。孔径长度由 下面公式计算：
A= n•p 式中： n = PA探头中的晶片数 晶片间距－两个临近晶片中心间的距离 更精确的计算激活孔径的方法是通过下式计算：
奥林巴斯无损检测公司的总部在美国马萨诸塞州瓦尔特海姆。公司在全世界主要工业区域 设有销售和服务中心。关于产品应用和销售服务，请访问 www.olympus-ims.com 。
我们请您仔细阅读本产品样本，以便更多地了解奥林巴斯的相控阵探头和附件以及它们的 用途。
为了给日益成长的无损检测人员提供支持，奥林巴斯 公司出版了“了解相控阵技术”的画册。该画册是由现场 专家设计的，用准确清晰的图解方式介绍了相控阵技术。 在www.olympus-ims.com可以免费获得此画册。
复杂形状的检测
常规的超声检测需要几个不同的探头。而单一一个相控阵探 头可以根据应用的不同来顺序地产生不同的角度和焦点。
θ
iv
www.olympus-ims.com
高速扫描而不需要移动零件
相控阵意味着处理来自多晶片探头的许多信号，而重要的是信 号结果是一个标准的射频信号(或A-扫描)， 与任何一个固定角 度的探头类似。这个信号可以进行评估、加工、过滤、成像， 与任何常规超声系统的A-扫描一样。通过A-扫描建立的B-扫描 C-扫描和D-扫描也同常规超声一样。区别是一个多角度的检测 可以用一个单独的探头来处理。多路技术还使得无需移动的扫 描成为可能：使用多晶片的长相控阵探头可以产生一个聚焦声 束。然后，这个声束被转换(或被并联)到其它晶片上，在没有 探头沿着轴移动的情况下实现对零件的高速扫描。通过不同检 测角度可以实现一个以上的扫描。
相控阵探头用楔块
角度声束探头用楔块 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 曲面相控阵探头用水浸拐角楔块 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 楔块偏移参数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
此原理可以应用到平的零件（使用线性相控阵探头）或管子和 棒材（使用环形相控阵探头）。
缺陷定位
使用手动检测，实时读数是至关重要的，根据零件的几何形 状和／或探头位置，快速地确定反射的信号源。 RA, PA, DA和SA读数使得用户可以在检验过程中准确地对缺陷 位置进行实时定位。 RA: 在A闸门处指示的参考点 PA: 在A闸门处探头前沿对着指示的探头前面 DA: 在A闸门处指示的深度 SA: 在A闸门处对着指示的声道长度
选项
供选择的探头 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 供选择的楔块 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
激发 发射 接收
脉冲
探头晶片 发射信号 触发 传输延迟
入射波前 缺陷
回声信号
接收延迟和汇总
反射波前 缺陷
使用一个单独的、小的、电子控制的多晶片 探头进行多角度检验
常规的超声检测需要几个不同的探头。而单一一个相控阵探 头可以根据应用的不同来顺序地产生不同的角度和焦点。
延迟 (ns)
角度偏转
相控阵探头
入射波前
典型的相控阵探头的频率范围从1MHz到17MHz，晶片数从10个到128个。奥林巴斯使用压电复合技术探头，为所有的检验提供各 种各样范围广泛的探头。本样本展示的是奥林巴斯的标准相控阵探头，分成三种类型：角声束探头、集成楔块探头和水浸探头。
线性
1.5-D 阵列
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2-D 阵列
凸式
凹式
环形
内部聚焦
斜角
namet2364
所有奥林巴斯相控阵系统都有如下能力：
软件控制声束角、焦点距离和焦点尺寸
为了产生一个声束，晶片探头被顺序激发，激发时间略有不 同。通过精确地控制探头晶片之间的延迟，可以产生各种角 度、焦点深度和焦点尺寸的声束。从所希望的焦点反射的回 波以可计算的时间变化撞击各个探头晶片。在每个探头晶片 处接收的信号进行时间转换，然后汇总在一起。汇总的结果 是一个Ａ－扫描，从被测零件所希望的焦点反射的回波被增强 ，而其它点反射的回波被衰减。
ii
www.olympus-ims.com
目 录
公司介绍 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ii 相控阵技术介绍 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iv 订货信息 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vii
Top
激活组
16
1
128
B0 Bottom
45° T1 Top
扫描方向
高速线性扫描：奥林巴斯相控阵系统也可以用来检测平的表 面，如钢板。与一个宽的单晶探头 —经常叫作“刷式探头”相比，由于使用一个小聚焦声束， 相控阵技术的灵敏度要高很多。
RA PA
DA SA
v
相控阵探头
相控阵探头有各种各样的形状和尺寸，满足不同的用途需要。这里图示了几类相控阵探头。
水浸探头 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 集成楔块和符合标准的探头 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 曲面相控阵探头 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
相控阵探头应用列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . viii
相控阵探头
角度声束探头 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 一般应用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 深穿透应用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 焊检测缝 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 小接触面和近壁探头. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
iii
相控阵技术介绍
相控阵超声测试的显著特点是通过计算机控制激励（振幅和延迟） 一个多晶片的探头中的某个晶片。多压力复合晶片的激励产生 一个聚焦的超声声束，通过软件实现动态修改声束参数，如角度、焦点距离和焦点大小。在声束中通过干涉效应产生一个声束各 个晶片的脉冲激活时间略有不同。同样地，从所希望的焦点反射的回波以可计算的时间交替撞击不同的探头晶片。 每个晶片接收的回波经过时间变换，然后汇总在一起。汇总的结果是一个Ａ－扫描，从被测零件所希望的焦点反射的回波被增强， 而其它点反射的回波被衰减。