超声检测之相控阵C扫描

超声检测仪器在工业领域中的使用已经有60多年了。从二十世纪四十年代起，支配高频声波在固体物质中传播的物理定律不仅已经用于探测金属、复合材料、塑料、陶瓷中的隐藏裂纹、孔隙、多孔性和其他内部的不连续性，而且还用于测量材料的厚度，分析材料的属性。完全无损、安全的超声检测方法，在很多基础制造业、加工业及服务业中，已经发展成为一种非常成熟的检测方法，特别是在涉及焊缝和结构金属的应用中。

在很大程度上，超声检测的进步与电子学的发展同步进行，后来又得益于计算机的发展而突飞猛进。二十世纪三十年代，欧洲和美国的早期研究成果表明高频声波能以可预见的方式从隐藏的缺陷或材料的边界处反射回来，并生成可以显示在示波器屏幕上的独特的回波图案。第二次**中声波定位仪的发展进一步推动了在超声学方面的研究。在1945年，美国科研人员Floyd Firestone获得了被其称为超声反射镜的仪器的zhuan利权，这台仪器一般被看作是第一台使用脉冲/回波技术的实用商业超声探伤仪。脉冲/回波技术在今天也仍然普遍使用。随后的几年中，许多商业仪器纷纷问世。二十世纪六十年代和七十年代在超声探伤仪、测厚仪及探头的发展方面领xian的公司，如：Panametrics、 Staveley和Harisonic，如今已经成为奥林巴斯NDT公司的成员。

在二十世纪四十年代后期，日本的研究人员最先在医学诊断领域使用了超声检测技术。他们使用早期的B扫描设备获得人体细胞组织层的两维剖面图像。到了二十世纪六十年代，早期的医学扫描仪被用于探测并显示肿瘤、胆结石和类似异常情况的轮廓。在二十世纪七十年代，精确测厚仪的出现将超声检测技术带入到各种制造工业环境中，如：在只能接触工件一侧的情况下需要测量工件的厚度。腐蚀测厚仪在测量金属管道和箱罐的剩余壁厚应用中得到了广泛的使用。

超声仪器的最新发展一直是基于数字信号处理技术和自80年代以来就可以便宜的价格获得的微处理器。这也促成了用于缺陷探伤、厚度测量和声学成像的小型化、可靠性很高的新一代便携式仪器和在线检测系统的问世。

相控阵C扫描

由相控阵系统生成的C扫描与上面我们看到的常规探头生成的C扫描极为相似。使用相控阵系统，一般情况是探头沿一个轴做物理意义上的位移，而在另一个轴的方向上，声束会根据聚焦法则序列进行电子扫查。同常规C扫描一样，闸门内有可能存在缺陷的区域的信号波幅或深度数据会被收集起来。进行相控阵检测时，在使用编制好的声束孔径进行每个聚焦法则的序列触发的过程中，所采集的数据被绘制成图。

使用装有平直楔块的64晶片5 MHz线性阵列探头进行检测时为试块生成的实际扫描图，所使用的试块与前面章节中显示的试块一样。每个聚焦法则的孔径由16个晶片组成，每次脉冲触发时，孔径会向前移动一个晶片。这样会生成49个数据点，这些数据点会被绘制成沿探头的37毫米（1.5英寸）长度方向上的图像。当探头以直线方式向前移动时，会出现平面C扫描视图。在需要使扫描图像中的几何图形点与实际工件上的位置保持精确对应时，通常要使用编码器，虽然在很多情况下，通过非编码的手动扫查也可以得到有用的信息。

虽然由于相控阵的有效声束尺寸较大，其图像的分辨率可能不会完全与常规C扫描图像等同，但是我们要考虑到相控阵技术的其它优点。相控阵系统为便携式设备，可被方便地携带到检测现场，而常规系统不能做到这点，而且购买相控阵系统的费用只为购买常规系统的三分之一。此外，相控阵图像通常来说只需几秒钟即可生成，而常规水浸扫描图像需要几分钟才能生成。

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