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近年來，相控陣超聲檢測技術(shù)憑借高精度、高效率、非破壞性的顯著優(yōu)勢，成為工業(yè)檢測領(lǐng)域的 “多面手”。在石化、電力、航空航天、核工業(yè)、管線建設(shè)維護(hù)及通用制造等關(guān)鍵領(lǐng)域，該技術(shù)都發(fā)揮著不可或缺的作用。

從萬米高空的飛機(jī)安全飛行，到石油化工產(chǎn)品的安全運(yùn)輸；從關(guān)乎國計民生的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，到精密復(fù)雜的核工業(yè)設(shè)備檢測，相控陣超聲檢測技術(shù)如同工業(yè)領(lǐng)域的 “火眼金睛”，通過精準(zhǔn)探測材料內(nèi)部缺陷，為設(shè)備安全運(yùn)行和產(chǎn)品質(zhì)量提供堅實(shí)保障，其應(yīng)用成果正以直接或間接的方式，深度融入并影響著我們的日常生活。



超聲相控陣檢測基本原理

聲相控陣檢測技術(shù)基于相控陣波束合成原理，通過電子延時精準(zhǔn)控制陣列換能器各壓電晶片的激勵時序，實(shí)現(xiàn)聲波相干疊加與動態(tài)聚焦。該技術(shù)憑借相位調(diào)控，可靈活改變聲束指向與聚焦深度，突破傳統(tǒng)超聲檢測的幾何局限，支持電子掃描和多模式檢測，大幅提升檢測分辨率與覆蓋范圍。其技術(shù)核心在于對陣列聲場的時空調(diào)制，需合理優(yōu)化陣元間距與波長比等參數(shù)，以抑制柵瓣、優(yōu)化聲場性能。



超聲相控陣檢測技術(shù)優(yōu)勢

檢測靈活性高：超聲波聲束精確可控，靈活性強(qiáng)，尤其適合復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的檢測。
結(jié)果呈現(xiàn)直觀：缺陷以圖像形式顯示，直觀且可記錄，重復(fù)性好。
檢測精度高：可獲得更高的檢測靈敏度、分辨率和信噪比。
檢測效率高：相控陣檢測速度快，效率更高。
掃查能力強(qiáng)：扇形掃查聲束可達(dá)性好，無需復(fù)雜掃查裝置或頻繁更換探頭，可實(shí)現(xiàn)厚度大、形狀復(fù)雜工件的多角度、多方向掃查，是解決可達(dá)性差或空間受限工件檢測的有效手段。

應(yīng)用領(lǐng)域
1.在石油化工領(lǐng)域
管道腐蝕、裂紋、疲勞損傷等缺陷檢測
相控陣超聲檢測能夠?qū)崿F(xiàn)對管道內(nèi)部的高精度掃描和成像，快速準(zhǔn)確地檢測出管道的裂紋、變形等缺陷，并給出詳細(xì)的位置和尺寸信息。這大大提高了管道檢測的準(zhǔn)確性和可靠性，為石油化工生產(chǎn)的安全運(yùn)行提供了有力保障。

石油化工儲罐檢測
相控陣超聲檢測技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對儲罐內(nèi)部結(jié)構(gòu)的全面掃描和檢測，包括罐壁、罐底等關(guān)鍵部位的檢測。通過相控陣技術(shù)，可以及時發(fā)現(xiàn)儲罐內(nèi)部的腐蝕、裂紋等缺陷，能夠及時修復(fù)和防止事故發(fā)生。

管道在役檢測/監(jiān)測
相控陣技術(shù)還可應(yīng)用于石油管道的在役檢測和狀態(tài)監(jiān)控。通過相控陣技術(shù)，可以實(shí)時監(jiān)測生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和工藝參數(shù)，及時發(fā)現(xiàn)異常情況并進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。

2.在電力工業(yè)領(lǐng)域
葉根檢測
汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉根、輪槽和鍵槽等部位結(jié)構(gòu)復(fù)雜，普通探頭難以檢測。相控陣探頭可在不拆卸葉片的情況下檢測葉根，提高效率且避免拆卸損傷，保障電廠和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。此外，超聲相控陣檢測還可應(yīng)用于電力工業(yè)中大量焊縫（如對接焊縫、角焊縫、T焊縫、環(huán)焊縫）的檢測，通過配置不同探頭組覆蓋焊縫區(qū)域，實(shí)時顯示圖像信號。

3.在航空航天領(lǐng)域
在航空航天領(lǐng)域，它被用于檢測飛機(jī)的特種焊縫和復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，這種技術(shù)能夠在不移動換能器的前提下實(shí)現(xiàn)被測對象內(nèi)部區(qū)域的二維或三維成像，對于檢測飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的微小缺陷非常重要。 

4 在核工業(yè)領(lǐng)域
使用相控陣超聲檢測超厚板異種鋼對接焊縫具有常規(guī)超聲無法達(dá)到的檢測效果，還可用于檢測核容器和反應(yīng)堆組件的焊縫質(zhì)量，這種高精度的檢測對于確保核設(shè)施的安全性和可靠性至關(guān)重要。

5 在軌道交通領(lǐng)域
利用相控陣超聲檢測技術(shù)，不僅可以對鋼軌焊縫多角度掃查，還可以避免常規(guī)超聲檢測中出現(xiàn)的漏檢情況。此外，相控陣超聲檢測技術(shù)聲束聚焦能量強(qiáng)，有利于檢測鋼軌焊縫內(nèi)光斑等反射信號弱及鋼軌腰部較深位置處的缺陷。

6 在汽車制造領(lǐng)域
使用自動化相控陣超聲檢測技術(shù)能夠檢測車身的焊縫和接頭，確保焊接質(zhì)量，避免因焊接導(dǎo)致的安全問題；還可對汽車零部件進(jìn)行內(nèi)部缺陷檢測，如發(fā)動機(jī)缸體、曲軸等關(guān)鍵部件，進(jìn)而提高零部件的可靠性和耐久性。

結(jié)語
綜上，良好的聚焦聲束指向性需綜合考慮多個參數(shù)。在滿足設(shè)計指標(biāo)和基本要求的前提下，應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)和仿真優(yōu)化參數(shù)組合，兼顧性能、成本和系統(tǒng)復(fù)雜性。

陣元數(shù)：陣元數(shù)增加可提升聲束指向性，主瓣寬度和旁瓣均減小，但系統(tǒng)復(fù)雜性和成本上升。國外超聲相控陣儀器通常選擇16到64個陣元，以平衡性能與成本。

偏轉(zhuǎn)角度：偏轉(zhuǎn)角度越小，聲束指向性越好；偏轉(zhuǎn)角度越大，主瓣寬度增大，且易引入柵瓣。在醫(yī)學(xué)和工業(yè)應(yīng)用中，偏轉(zhuǎn)角度一般控制在60°以內(nèi)，以確保指向性和避免柵瓣。

陣元間距：適當(dāng)增加陣元間距可提高聲束指向性，使主瓣寬度變小，但過大會引入柵瓣。應(yīng)在不引入柵瓣的前提下選擇較大間距。

陣元寬度：陣元寬度對指向性影響較小，增大寬度可提升控制方向上的聲壓和信噪比，也可適度減小旁瓣，但效果有限。