基于超声相控阵技术的复杂零件检测研究

王哲，张超，李霞辉

（湖南汽车工程职业学院，湖南 株洲 412000）

0 引言

超声相控阵检测技术属于一门新的工业无损检测技术，是近几年才逐渐发展起来的新型检测技术。超声相控阵检测技术的特点是：精准度好、效率高和检测速度快，在复杂结构件之中运用广泛，并能实现实时成像及输出分析等[1]。根据我国工业高速发展的现状，对超声相控阵技术在复杂零件检测开展研究具有十分重大的意义。

1 超声相控阵检测技术的基本原理及优点

纵观40年的超声相控阵技术研究和发展历史，部分高校和研究机构做出了较为深入的研究，并取得显著成果。比如在超声相控阵管道环焊缝检测系统的研究之中，天津大学通过对环焊缝检测的相关方法，得到了非常理想的缺陷结果分析，如飞机的复合材料检测等。经过多年的发展，超声相控阵检测技术在不断得到创新和发展，逐渐走向成熟，并在航空工业及核工业等诸多相关领域得到广泛应用。

1.1 超声相控阵检测技术的基本原理

雷达电磁波相控阵技术在不断发展的情况之下，衍生出了超声相控阵检测技术。多个辐射单元通过排成阵列组成了相控阵雷达，经过控制阵列的天线后，每一个单元的相位和幅度产生了叠加，电磁波的辐射方向进行了有关的改变，合成灵活快速的聚焦扫描的雷达波束。在超声相控阵检测中，换能器由通过非常多的大小形状相同的压电晶片排列而成，每一个晶片能独立地发射出超声波束，输入一定的延时法则后，驱使电子系统控制并激发每一个晶片单元，进而达到调节控制聚焦的方向和位置，形成聚焦声场[2]，如图1所示。……