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超声相控阵的二次波显示

传统相控阵扇形扫查采用单纯的声程显示，不能显示缺陷的真实位置。这种成像模式将处在二次波位置上的缺陷转换成一次波位置进行成像显示，给分辨缺陷的具体位置增加难度，不能直观给出缺陷真实位置。对于检测角焊缝、T 形焊缝、K形焊缝及Y 形焊缝无法显示真实成像结果，使该成像模式的应用受到限制，仅能用于检测对接接头。

而ISONIC-UPA 采用二次波检测成像显示模式，成像结果与真实几何结构一致。这种成像模式能直观显示缺陷的位置及被检工件焊缝的真实结构，这是声程显示成像模式无法比拟的。

相控阵超声检测优点

（1）相控阵的S扫：即同时拥有许多角度的超声波，相当于多种角度的探头同时工作，所以相控阵无需锯齿扫查，只要沿着焊缝移动探头即可，检测效率更高，适合自动化检测。

（2）相控阵的动态深度聚焦：而常规超声波一般没有（除了聚焦探头外），所以相控阵检测的灵敏度和分辨率都比常规超声检测高。

（3）相控阵检测可以同时进行B扫、D扫、S扫和C扫描，通过建模，缺陷显示非常直观。

（4）超声相控阵可以检测复杂形状的零件，比如可以检测叶片的叶根、螺栓、变径轴。

相控阵声束的聚焦与偏转

相控阵依照聚焦法则控制探头各个阵元发射和接收信号的时间，由于时间差的存在，每个阵元发射声波的波阵面在空间中传播逐渐汇聚成一点，从而达到声束聚焦的效果。以轴线聚焦为例，分别计算各阵元至预设焦点的声程，从而得到声束由阵元传播至该焦点处所需的时间，并与其中值进行差值计算从而得到各阵元的延迟值。相控阵的聚焦和偏转示意图如图2所示，其中（a）为声束在轴线上聚焦，（b）为声束呈现一定角度偏转。

相控阵超声检测线性超声换能器各个参数对聚焦声束的一般影响

阵元数：增加阵元数量可以增加声束指向性能。阵元数越多主瓣宽度越小，旁瓣也会变小。但是也增加了系统的复杂性和成本。为了满足系统性能和成本，我们认为取即能满足一般情况下声束的要求。所以，一般在目前国外的超声相控阵仪器的阵元数都在16-64之间。

偏转角度：偏转角度越小，声束指向性越好。偏转角度越大主瓣宽度越大。同时还可能会带入栅瓣。所以在目前医学和工业超声应用中θ偏转角度控制在60°。这样既能满足声束指向性的要求，同时也不会带入栅瓣。