超声相控阵探伤技术发展及探伤检测具备的优势

无损检测技术又称非破坏性检查技术，它是利用物质中存在缺陷或者组织结构存在差异而使其某些物理量发生变化的性质，以不使被检查物体使用性能及形态受到损伤为前提，通过一定的检测手段来检测或测量、显示和评估这些变化，从而了解和评价材料、产品、设备构件直至生物等的性质、状态或内部结构等等。无损检测技术因其可靠性、安全性与经济性等特点而在工业检测中占有重要位置。

超声相控阵探伤方法是相控阵技术在超声检测中的应用，它主要是通过控制相控探头各个阵元的激励延迟时间来控制波束的偏转与聚焦，从而实现超声相控阵探伤。从广义上看，它仍然属于无损超声检测的范畴，但是与传统超声检测相比具有扫描速度快、扫查范围大、可达性好等优点，因此在核工业与航空工业领域应用较广。

超声相控阵的基本概念来自于相控阵雷达技术。在相控阵雷达中，大量的子线单元按一定形状排列起来，通过控制每个子单元发射电磁波束的延时和幅度，就能在一定空间范围内合成灵活聚焦扫描的雷达波束。超声相控阵则是用若干压电阵元组成阵列换能器，通过控制各个振元的时间延迟达到控制波束进行偏转与聚焦的目的，从而实现声束的相控发射与接收。初期主要应用于医疗领域，医学超声成像中用相控阵换能器快速移动声束从而对被检器官成像，利用其可控聚焦特性局部升温热疗治癌，使目标组织升温并减少非目标组织的功率吸收。最初，系统的复杂性、固体中超声波传播特性的复杂性以及成本费用高等原因使其在工业无损检测中的应用受到限制。

然而随着电子技术和计算机技术的快速发展，超声相控阵技术逐渐应用于工业无损检测，特别是在核工业及航空工业领域，如核电站主泵隔热板的检测，核废料罐电子束环焊缝的全自动检测以及薄铝板摩擦焊缝热疲劳裂纹的检测。近几年，超声相控阵技术发展尤为迅速，由于它可以灵活而有效地控制声束使之具有广阔的应用与发展前景，将其同信号分析与处理、数字成像等技术结合起来更可以提高其威力。显然，超声相控阵技术的应用将有助于改善检测的可达性，提高检测的精确性、重现性及检测结果的可靠性，增强检测的实时性和直观性，促进无损检测与评价的应用及发展。

与传统的超声波探伤设备相比，相控阵超声波探伤设备具有如下主要优点：

(1) 速度快：采用电子方法控制声束聚焦和扫描，可以在不移动或少移动探头的情况下进行快捷的扫查，提高检测速度。

(2) 扫描范围大：由于可以控制波束的偏转与聚焦，因此探头在同一位置可以扫描更大的范围。

(3) 可达型（灵活性）好：对于复杂零件的内部结构或者不利于探头移动旋转的地方，相控阵超声波检测具有非常重要的作用。

(4) 通过优化控制焦点尺寸、焦区深度和声束方向，可使检测分辨力、信噪比和灵敏度等性能得到提高。

由于相控阵超声波检测具有这些独特的优点，因此在核工业及航空工业，管道焊缝等无损检测中得到了广泛应用。