超聲相控陣技術(shù)原理

對于線性陣元排列組成的超聲相控陣探頭來說，給予各個陣元不同的延遲激勵就可以控制波束的偏轉(zhuǎn)和聚焦。

波束聚焦原理

使探頭發(fā)射的超聲束在一定深度范圍內(nèi)匯聚收斂稱之為超聲聚焦。由于聲束的匯聚，使其穿透力和回波強度增強，可以改善探測靈敏度，分辨力也將大大得到提高。

波束偏轉(zhuǎn)原理

在相控陣技術(shù)中就是利用波束的聚焦與偏轉(zhuǎn)來達到高速掃描的效果，波束偏轉(zhuǎn)的控制也是通過對各個陣元的激勵延遲時間控制得到的。如果使各個陣元的延遲時間成等差數(shù)列，即各個陣元的觸發(fā)脈沖序列是一個等差數(shù)列，此時相控陣探頭發(fā)出的超聲波束的合成波陣面法線與晶陣面成一個夾角，通過這種方式就可以實現(xiàn)波束的偏轉(zhuǎn)控制。

波束偏轉(zhuǎn)+聚焦原理

在相控陣技術(shù)中，為了提高檢測精度，在波束發(fā)射時不僅需要控制波束的偏轉(zhuǎn)而且還需要在控制波束偏轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上讓其在需要的深度聚焦，這就是所謂的波束偏轉(zhuǎn)+聚焦控制。在前面聚焦和偏轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上，對各個陣元的觸發(fā)脈沖時序進行偏轉(zhuǎn)和聚焦延遲疊加，也即是波束偏轉(zhuǎn)的等差數(shù)列的延遲激勵和波束聚焦的二次曲線的延遲激勵進行疊加，就可以實現(xiàn)波束偏轉(zhuǎn)+聚焦控制，以適應(yīng)實際的探傷要求。此時相控探頭發(fā)出的超聲波束的合成波陣面是一個曲面，不僅實現(xiàn)了聚焦，而且具有一定的方向性。由此可見，在相控陣技術(shù)中，關(guān)鍵點就是對各個陣元延遲時間的控制。

相控接收原理

相控接收是指對反射回來的超聲波進行接收，對于 A 超而言，由于超聲波垂直發(fā)射，垂直接收，因此只需要在直接接收完成以后按照一定的規(guī)律進行數(shù)據(jù)提取就可以了。但是對于相控陣技術(shù)而言，它的難點就是在于相控陣接收回波的合成與相位補償。因為對于相控發(fā)射而言它采用固定焦點法，一次發(fā)射只是一個偏轉(zhuǎn)角度，而且在要求深度處聚焦，但是接收信號的時候處處都是焦點，對于只接收一個點來說，相控接收是相控聚焦的解焦。假設(shè)存在 7 個陣元，目標點到陣元面的距離為 F，位于陣元面的法線方向上，從而到達各個陣元的時間以陣元 4 為軸對稱。對于目標點反射回來的回波，各個陣元進行接收，由于延遲時間不同，因此存在相位差，必須相位補償后才能合成為一個回波點。