超聲相控陣技術(shù)，以其獨(dú)特的聲束操控和高速成像能力，正逐漸成為無損檢測(cè)領(lǐng)域的焦點(diǎn)。這一技術(shù)最初源于雷達(dá)天線的電磁波技術(shù)，最初僅在醫(yī)療領(lǐng)域得到應(yīng)用。然而，隨著微電子和計(jì)算機(jī)等新技術(shù)的迅猛發(fā)展，超聲相控陣現(xiàn)已被廣泛拓展至工業(yè)無損檢測(cè)領(lǐng)域。超聲相控陣技術(shù)憑借其獨(dú)特的聲束操控能力，能夠靈活地生成偏轉(zhuǎn)和聚焦聲束，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)特定區(qū)域的高分辨率檢測(cè)，且無需更換探頭。
此外，該技術(shù)結(jié)合線性掃查、扇形掃查以及動(dòng)態(tài)聚焦等多種工作模式，使得在檢測(cè)過程中，探頭幾乎無需移動(dòng)即可高效完成對(duì)零件的檢測(cè)。相較于傳統(tǒng)的單晶片超聲檢測(cè)，超聲相控陣技術(shù)展現(xiàn)出更高的靈活性、檢測(cè)速度和分辨率，特別適用于形狀復(fù)雜的零部件檢測(cè)。
相控陣探頭設(shè)計(jì)與檢測(cè)模式
其探頭設(shè)計(jì)是將多個(gè)獨(dú)立的壓電晶片按照特定方式排列組合，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)精確控制晶片的激勵(lì)順序和延時(shí)，以實(shí)現(xiàn)聲束的精確操控。為滿足多樣化的應(yīng)用需求，超聲相控陣換能器設(shè)計(jì)了多種獨(dú)特的組合方式。這些方式主要包括線形排列（線陣列）、面形布局（二維矩形陣列）以及環(huán)形構(gòu)造（圓形陣列）。通過這些靈活多變的設(shè)計(jì)，相控陣探頭能夠適應(yīng)不同的檢測(cè)場(chǎng)景，提高檢測(cè)效率和準(zhǔn)確性。
動(dòng)態(tài)聚焦與掃查效率
所有形式的相控陣排列，無論是線形、面形還是環(huán)形，都具備通過控制陣元發(fā)射延時(shí)來靈活操控聲束的能力。這使得探頭在無需移動(dòng)的情況下，便能實(shí)現(xiàn)對(duì)較大區(qū)域的檢測(cè)。相比之下，常規(guī)的超聲聚焦探頭僅能將超聲波聚焦于一點(diǎn)，因此在該點(diǎn)處能獲得優(yōu)異的分辨率和靈敏度，但對(duì)于其他位置的缺陷則效果欠佳。
而相控陣探頭則大不相同，其聚焦位置可通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，實(shí)現(xiàn)聲程范圍內(nèi)的任意聚焦。計(jì)算機(jī)能自動(dòng)指揮探頭各晶片進(jìn)行超聲波的發(fā)射與接收，從而在該范圍內(nèi)形成動(dòng)態(tài)聚焦，使得聚焦效果成為一條線。這種動(dòng)態(tài)聚焦能力使得相控陣探頭在提高檢測(cè)效率和準(zhǔn)確性方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。
對(duì)比傳統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)
具體來說，當(dāng)探頭在檢測(cè)過程中遇到不同的反射體時(shí)，計(jì)算機(jī)能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整聚焦位置，以適應(yīng)不同的檢測(cè)需求。這種動(dòng)態(tài)聚焦能力使得相控陣探頭在提高檢測(cè)效率和準(zhǔn)確性方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。相控陣換能器的設(shè)計(jì)遵循惠更斯原理。它由多個(gè)相互獨(dú)立的壓電晶片組成陣列，每個(gè)晶片都被稱為一個(gè)單元。通過電子系統(tǒng)，我們可以按照特定的規(guī)則和時(shí)序來控制這些單元的激發(fā)。
未來趨勢(shì)與發(fā)展
基于上述原理，相控陣換能器展現(xiàn)出了顯著的靈活性、便捷性和有效性，特別是在控制聲束形狀和聲壓分布方面。其聲束角度、焦柱位置、焦點(diǎn)尺寸以及位置都可以在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行連續(xù)且動(dòng)態(tài)的調(diào)整。此外，探頭內(nèi)部還實(shí)現(xiàn)了聲束的快速平移。因此，相較于傳統(tǒng)的超聲檢測(cè)技術(shù)，相控陣技術(shù)無疑具有顯著的優(yōu)勢(shì)。相控陣技術(shù)在檢測(cè)速度、靈活度等方面明顯優(yōu)于傳統(tǒng)技術(shù)，在核電、運(yùn)輸、冶金、建筑等多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域表現(xiàn)出色。
