超声相控阵检测教材 第四章 超声检测设备探头及试块

第章声控检设、头试4.1相控阵检测的备4.1.1相控检设概、设备的作用相控阵检测设备时超声波相控阵检测的主体设备用是通过改变相控阵探头晶片的激发接受延迟产生超声波时将探头送回的电信号进行放大过定图像方式显示出来，从而得到被检测工件内部有无缺陷及缺陷位置和大小等信息。、相控阵检测设备系统结构超声相控阵检测设备主要包括超声发射部分和接收部分国内外大型超声检测设备的系统设设计方案主要有三种射接收分离系统射与接收集成且发射与接收板集成和发射与接收集成但是发射与接收板级分离。它们的优缺点如下所示。

数字相控阵超声成像检测系统是个复杂的系统数且通道之间一致性要求很高了较高的综合指标用发射与接收集成但是发射与接收板级分离的方案之间通过总线相连。优抗干扰能力强信噪比高

缺系统集成度低发与收便于设计与维护

可靠性差分系发射与接收

板级分离

便于扩展工作范围大抗干扰能力强信噪比高便于设计与维护便于扩展集成度高同步性好

同步性差工作范围较小集板

集成度最高成

工作范围较小级

可靠性高系

抗干扰能力较差集

同步性好统

不便于设计与维护成

便于扩展总线的带宽对于系统的性能也有较大的影响系计的关键之一器系统中采用的总线主要有PXI总和总线。表4-1PXI总线与VXI总线对比总线宽度数据交换能力集成度接口开发价格

PXI32/64b132/328Mb/s高方便低

VXI32b40/80Mb/s高方便高

4.1.2数字控超成检硬系数字相控阵超声成像检测的硬件系统内容包括相控阵超声发射和接收电路置放大与阻抗转换、程控放大、滤波与检波A/D转换、同步与相延迟控制、程控与逻辑控制等硬件。图

数字相控超声成像检测硬件系4.1.2.1数字控超发电（1发射电路有较高的发射效率。原因是相控阵超声系统的通道数比较多，系统的发射功率和散热是一个非常重要的问题。相关研究表明，当探头的激励脉冲宽度为探头中心频率对应周期的一半时，发射电路的发射效率较高。由于检测不同的工件需要使用不同频率的探头，为保证系统较高的发射效率，在设计相控阵超声发射电路时，需要所设计的发射电路能够调节激励脉宽。（2由于相控很超声检测对通道之间的一致性要求比较高，因此要求发射电路通道间一致性好，易于模块化，便于系统的调试与维护。（3可以用聚焦扫描成像，可以实时成像。系统的重复频率是决定系统的诚心想最高速度的因素之一，因此发射电路的最高重复频率也是衡量发射电路的重要指标之一。为了充分利用相控阵高效的电子扫描特点，要求相控阵发射电路具有较高的重复频率，以提高成像检测的速度。（4具有发射时间控制和激励脉宽的全数字化控制。4.1.2.2数字控超接电（1前置放大器前置放大器要求输入阻抗与阵列换能器的输出阻抗相匹配放大器的输入阻抗大于压电晶片的输出阻抗放器获得的输入信号电压就基本上等于超声换能器压电芯片的空载输出信号电压信电压的失很小。另一方面，前置放大器的输出阻抗要小，即在敖征输出信号电压不降低的条件下输出较大的信号电流级放大电路可以采用低输入阻

抗的设计，这话总设计有利于抑制噪声，提高系统的信噪比。（2主放大器主放大器在前置放大器后面大器的功能是将超声回波信号放大到适用于后面转换芯片的输入模拟电压范围放器大都采用增益由计算机控制的程控放大器控大器接在前置放大器之后使声波检测仪器具有足够的灵敏度够受到微弱的超声回波信号一般超声接收通道的增益设计为120dB为了让信号幅值较高的超声信号也能进入接收通道并数字化，主放大器还应-的放大（就是缩小信号幅值）功能。（3滤波器滤波器在接收通道的作用是滤去超声信号频率带宽以外的信号高超声接收信号的信噪比。数字仪器的特点就是信号处理（包括滤波、去除噪声以及检波等模拟信号经A/D转成数字信号后进行数滤波由数字信号处理器完成现更窄的带通滤波接信号的检波处理也是有数字信号处理器完成，可以实现正半波、负半波和全波检波。（4）A/D换电路A/D转换电路是接收通道中重要的成部分声波的模拟信号经放大和初步滤波后转换成数字信号随进行信存储进一步信号处理、信号成像号图像显示等操作。一般转器的输入阻抗不高，以抑制噪声，所以事先采用运算放大器结成阻抗变换电路，用正端输入，以提高输入阻抗，输出为有源输出，阻抗低。一般接收信号中的噪声都是在接收通道的模拟信号途径中混入的，转电路部分尤其容易混入噪声。在进行A/D转电路设计时可采用一些措减少噪声的混入在电源部分采用电感去耦等就是减少噪声混入的措施之一。（5缓冲存储器一般数字超声成像检测系统的缓冲存储器采用静态随机存储器（randomaccessSRAM用是暂时存储经过A/D转后的数字化超声接收信号，以被进行下一步信号处理或直接被送入计算机内存进行进一步处理。（6数字信号传输逻辑控制数字信号传输的逻辑控制包括转，将数字信号送往缓冲存储器，或送往信号处理器等都要经过一定的逻辑过程才能完成，控制这个过程的是采用复杂可编程逻辑器件。4.1.3相控超成检系的步相控4.1.3.1相控超成检系的步相控阵超声成像检测时，通过控制超声阵列换能器各个阵元的发射/接相位，实现

检测声束的片准聚焦控制系的同步是实现系统各阵元相位控制的基准有证系统稳定可靠的同步能现系统精确相位控制统同步方案主要有局部同步和全局同步方案，其优缺点如表4-2所。表局部同步与全局同步优缺对比局部同步全局同步

优点电路较简单同步时钟频率可以较高同步精度高同步可靠性高时钟误差不累计、不扩散

缺点受时钟源的影响同步精度低时钟误差累计、扩散电路较复杂同步时钟存在引线等误差，影响同步精度局部同步方案的系统同步信号只有同步触发信号有步时钟信号同板卡内部有各自独立的时钟。这种方案时钟间的误差会累计并扩散，因此不适合同步要求较高的系统。全局同步方案中系统同步信号包括同步触发信号和同步时钟信号板卡使用相同的时钟。全局只有一个时钟信号，不存在误差的累计与扩散，因此同步精度较高。由于相控阵超声成像检测系统要求严格相位控制统同步性要求高且业检测尤其是在线检测时系需要长间运行时钟误差的积累可能导致相位控制的失败此相控阵超声成像检测系统适用于采用全局同步方案。4.1.3.2相控超成检系的位制（1相控阵超声成像检测系统时间延迟控制精度相控阵超声检测系统的时间延迟控制精度对系统检测分辨率有重要影响量系统的重要指标之一是因为由于相位控制是通过时间延迟实现的间迟控制精度决定了系统的相位控制精度。）时间延迟精度与系统对比度分辨率关系相控阵超声成像检测系统的声束延迟控制不是连续的，而是离散的，存在截断误差。等人的研究表明，系统的时间延迟控制误差将产生相位控制误差，而相位误差将导致声束产生误差旁瓣从影响系统的对比度分辨率据他们的研究当该误差旁瓣与声束主瓣幅值之比可以用式4-1）描述

时，

（式）式中N----实际检测时超声阵列换能器的阵元数目；中频率所对应一个周期与延迟控制精度之比。图4-2是声阵列换能器阵元数、、3264时由于相位控制误产生的误差旁瓣与相位控制精度的关系图图中可以看出在位控制精度相同的情况下随着N增加，误差旁瓣逐渐减小；在N相的情况下，随着相位控制精度的提高，误差旁瓣逐渐降低因此在实际系统设计中须保证系统的时间延迟控制误差产生的误差旁瓣低于系统要求的对比度分辨率。图相位控制精度与差旁瓣的系）时间延迟精度与系统空间分辨率关系系统时间延迟控制精度还与系统的空间分辨率密切相关时间延迟控制精度直接影响声束的偏转和聚焦控制。①时间延迟精度与系统焦点控制精度关系系统的时间延迟控制精度会影响系统焦点的控制点在纵向的控制分辨率和系统的最大焦距。焦点在纵向的控制分辨率是指系统所能聚焦的最远距离，如所。系统的最大焦距是指系统所能聚焦的最远距离，如图所。在有效聚焦区域内，由于系统时间延迟控制精度限制有可能在点之间会出现焦点盲区而影响该区域的检测效果影响了系统的空间分辨率大焦距则限制了系统最大聚焦检测能力而响系统的检测范围，它也是衡量检测系统的指标之一。

图焦点在声束方向制分辨率意图声束控制原理根据相关研究声在图所的P点焦，以探头中心为参考点实际使用的阵元数N奇数时，各阵元相对参考点的延迟时间（式4-2）式中，声；焦距；θ----转角度；d----探头阵元间距；n----第阵元，，,1，﹒﹒﹒，±当阵元数为偶数时，式（4-2）的应该为n+0.5）如果不考虑声束偏转的影响，式4-2可以简化成（式4-3）考虑到实际系统中通常选取探头中心作为参考点焦于最远处（最大聚焦处）时，要求离探头中心最远的阵元相对于探头中心的时间差等于时间延迟控制精度。因此当为数时，可以推导出时间延迟控制精度与最大焦距的关系为

（式）图是据4-4计得到的，在钢种声速，，d=1.0mm时最大焦距与最低时间延迟控制精度的关系图。从图中可以看出，当最大焦距为00mm时，系统时间延迟控制误差不大于10ns。图4-5最焦距与系统延迟控制度的关系若选取探头中心作为参考点探头中心最远的阵元相对于探头中心的时间差在数值上等于时间延迟控制精度以得系统时间延迟控制精度与焦点纵向分辨率的关系式两边分辨对时间和焦距分，得（式4-5a）当阵元数为奇数时，将离探头中心最远的阵元的位置参数带式4-5a，得到系统时间延迟控制精度与焦点在纵向分辨率的关系（式4-5b）式表明系统时间延迟控制精度将影响焦点间距：由于系统的时间延迟控制精度有限，焦点之间并不连续，相邻焦点之间的间隔与实际使用的阵元数N、阵元间距、焦距以及时间延迟控制精度有关。当NdF一时，相邻焦点的间隔与时间延迟控制精度成正比关系。图4-6是据在统不同时间延迟控制精度的情况下，相邻焦点间距（焦点分辨率）与焦距关系，图中其他参数为：材料为钢（N=15。从图中可以看出当

=10ns，焦为100mm，相邻焦点的距离大约为17mm。

图4-6时间延迟度不同时焦距与相邻焦点间距的关系因此在计系统时，需要根据际系统需要扫查的区域，结合焦深的大小，设计合适的时间延迟精度，以保证检测区域内可以实现任意点聚焦检测。②时间延迟精度与声束偏转精度的关系声束偏转是通过相邻阵元施加心相同的延迟时间实现阵元的延迟时间与偏转角度θ和阵元间距有关（式4-6式中，c为速。与焦点在声束纵向方向控制精度类似，由于系统时间延迟控制误差导致声束偏转不连续，有可能导致焦点在偏转方向的盲区，如图所。选取头中心作为参考点，当阵元数为奇数时，不同阵元相对于参考点的延迟时间为图焦点偏转盲区（式）式中，n第个阵元，，,1﹒﹒﹒，±对式4-7两分辨对时间和偏转角度θ微分探头中心最远的阵元相对于探头中心的时间差等于时间延迟控制精度时得系统时间延迟控制精度与声束偏转精度的关系

（式4-8）图在不同控制精度时，偏转角度与声束的最大偏转精度关图。从图中可以看出，同一控制精度下转角度会影响偏转精度转度越大转精度越低转度相同时，控制精度越高，声束的偏转分辨率越高。图中关参数如下：钢，d=1.0mm。图偏转角度与偏转度示意图（2系统最小延迟量系统最小延迟量是指检测是系统可能达到的最大延迟时间当系统的实际延迟量大于系统的最小延迟量时才能保证系统检测声束可以按需求偏转与聚焦图所系的最小延迟量取决于参考点离其最远的阵元到焦点的声程差决定三角形两边之差小于第三边的定理，假设以探头中心为参考点，阵元间距为，声束为c，那系统最大声程差可以用式4-9示（式）图阵元间声程差示意图因此，延迟范围可以用式4-10描为

（式）传播介质为钢c=5920m/s时的最小延迟量应该不小于1267ns在上述条件下最延迟量物理意义是阵列换能器最边上的阵元发射的超声波传播到聚焦点的时间要比中心阵元发射的超声波传播到同一焦点的时间长，因此在系统设计的时候上阵元相于中心阵元发射超声的延迟时间应当不小于上面计算的最小延迟量最上阵元发射超声波和中心阵元发射的超声波就不能同时达到预期的聚焦点，也就是说不能在预期的聚焦点聚焦。这个延迟量就是系统设计的最小延迟量。如果去最侧边的阵元作为参考点系统的最小延迟量为上面计算结果的2倍此了减少系统最小延迟量，应该选择探头中心作为参考点。（3相控阵超声成像检测系统数字式延迟技术在数字声束形成技术中数字式延迟技术是达到声束聚焦的关键字延迟通常可采用采样间隔的数倍和小数倍之和形成于整数倍延迟需对数字信号序列做位移即可解决小数部分的步长则决定延迟精度考虑数字延迟时应估计到延迟精度所引起的旁瓣级。分析表明，为使旁瓣级限制-，对于3MHz的声频率，在16阵时的延迟量步长应小于10ns，在阵时的延迟量步长应小于。实现小数部分延迟的方法有两种。第一种为流水线式采样延迟聚焦。在此方案中，聚焦所需延迟由各阵元通道转器的不同采时钟完成。换句话说，由采样时钟发生器为每一个阵元通道产生一个专用的采样时钟时钟的相采样时刻相开，其错开的值恰好等于各阵元传播延迟之差此只要把同一相位的对应采样值同时又先入先出FIFO)存储器取出送到加法器相加即形成聚焦的效果这种方法得到的最小延迟步长约为20ns右。实现小数延迟的第二种方法是先对阵元各通道A/D以一速率均匀采样，然后对采样后的数据进行内插来实现延迟样改变了各通道数据的采样周期对采样周期的延迟，可以用相位延迟来代替时间延迟，根据多采样率数字信号处理MDSP技术可设计多相滤波器组来现数字延迟小数部分种方法的采样电路简单但对多相滤波器组的设计要求较高小的滤波器长度及切换速度是实现这种方法的关键种法得到的最小延迟量步长可降低到5ns以。4.1.4数字控超成检系独通数优选

相控阵超声成像检测时系统实际使用的探头阵元数取决于系统的独立通道数探其他参数一定时元将影响测声束检测声束是决定检测空间分辨率和对比度分辨率的重要因素，因此系统的独立通道数是影响系统性能的关键指标。4.1.4.1系统立道与统间辨相控阵超声检测时点的几何特征决定了系统的空间分辨率点几何特征包括焦点宽度和焦深。焦点宽度b（也称焦点直径）是声束聚焦时，焦点左右的声压与焦点声压之比为3dB时声束的宽度。通常主声束上焦点前后相对于焦点处声压下降20%主声束长度定义为焦区深度（简称焦深。（1系统独立通道数与系统横向分辨率系统独立通道数对系统横向分辨率的影响可以从两个方面进行分析立通道数对焦点宽度的影响和合同独立通道数对声束偏转时系统的检测分辨率的影响。）系统独立通道数与焦点宽度关系相控阵超声成像检测时，焦点的宽度b可以近似用式买狐（式）式中，λ波，mm焦距，D----探头孔径尺寸，探头阵元间距可以表示为检测波长的（0<k≦1倍，由于阵元间隙与阵元间距相比较小，可以忽略，而且实际检测时的通道数比较大，因此可以取探头的孔径为D=Nd=Nk，其中，λ为波长N为系独立通道数d头阵元间距。式4-11可表示为（式）从式中可以看出，当探头阵元间距与波长的比确定时，在焦距相同的条件下，焦点的宽度随系统独立通道书增加而小，系统的横向分辨率随之提高。图4-10是，种焦距F不时，焦点宽度与系统独立通道数N关图。

图焦点宽度与独立通道数的关图4-11是，检测材料为钢，对于不同k，焦点宽与系统独立通道数N关系图。图焦点宽与独立通道数的关系以上分析表明系独立通道书影响焦点的宽度而影响系统的横向分辨率此在设计数字相控阵超声检测系统时该根据实际检测时对焦点宽度的要求计系统的独立通道数。）系统独立通道数与系统检测偏转角关系在实际检测时，尤其是自动探伤中，探头与工件的位置相对固定，如图所示，所要检测角度范围也是确定的声束偏转会影响检测分辨率保检测结果的可靠性，系统必须保证最大偏转角的分辨率满足要求。图4-12声束偏转角最大值确定到检测示意图

相控阵列的声束偏转对检测分辨率的影响可以近似通过瑞利准则推导（式）式中，为检分辨率（角度系统最大偏转角与阵元间距与波长的比值k有（式）将式入式4-14，可得到（式4-15从式可以看到为保证检测声束偏转到最大偏转角时检测辨率达到检测要求，则N不小于（式4-16图4-13是测分辨率一定时根据式得的最小独立通道数与最大转角度之间的关系图。图系统独立通道数与最大偏转的关系从图可以看出，当系统独立通道数一定时，横向分辨率随偏转角度增加而减小；当独立通道数为，声束偏转°时，横向分辨率约为6°。以上分析表明设计自动探伤相控阵超声成像检测系统时当虑声束偏转造成横向分辨率降低的现象，应该根据实际要求，调整系统的鼓励通道数。（2系统独立通道数与系统纵向分辨率关系

系统的独立通道数对纵向分辨率影响可以通过焦点的焦深来分析。焦深Fe大可以用式述式中，发信号主频的波长，F----距，子阵的孔径将D=Nd=Nk带入式，得（式）

（式）从式可知，当探头阵元间距一定时，增加独立通道数可以减小焦深，提高系统的纵向分辨力。但是面的分析可知：当系统的延迟控制精度一定时点声束方向是不连续的而且如果控制精度较低在焦点与焦点之间可能会出现焦点盲区响该区域的检测为消除这种盲区，可以用控制使用的独立通道数加焦深的方法，实现焦点全面覆盖，如图。图焦点覆盖示意图4.1.4.2系统立道与统比分率系统独立通道数对对比度的分辨率影响主要是通过提高信噪比获得较高的对比度分辨率。假设各通道的噪声是不想关的统独立通道数增加时声束合成后噪由于不相关而减弱（当通道数无穷多时，噪声应为焦处信号叠加而增强，信噪比提高。另外，上诉分析支持在其他情况相同的条件下加道数提高了检测的数值孔径测束的能量增强对比度分辨率也得到提综合上述分析系统独立通道数的增加有助于提高检测的对比度分辨率，但是独立通道数的增加提高了系统的复杂性，增加了成本。

4.1.5ISONIC相控系主技参数➢

相阵式脉冲种类：初始转换：脉冲幅度：脉冲宽度：激发孔径：

双极性方波ns(10-90%上升/90-10%下降沿)在阻抗50情况下，激发电压平稳可(级)50V…300V50…600ns独可，10ns步进1…64相位调整激发孔：

0…10

重复频率：接收孔径：增益：高级降噪设计：频段：A/D转换：接受信号叠加：相位调整接收孔：A扫显示模式：

10...5000Hz，1Hz步1…640...100dB，0.5进85尖输入，对照80增/25MHz带0.2…MHz宽100MHz16bit实时,无杂的多路技术实时0…100s，5ns分力射频,全，正半波，负半波聚焦法则DAC/：理的–输入dB/mm(dB/")数值实测的不深度连续记录回波幅度聚焦法则闸门：闸门起点与宽度：闸门高度：聚焦法则数量：扫查与成像模式：数据存储：

2个独立闸门/无限展开在A扫界面均可设定0.1mm步5…95%A扫界面高度，1%步进8192B扫–反射波次数/厚度/角度修正,单独晶片增益控制(GSC)扇形扫描正常或反射波次/厚修,单独角度增益控GAC)串列式B扫描–反射波次数/厚度/角修正单独晶片增益控制(GSC)三维成像–由俯视图，主视图，侧视图组成100%真实数据采集➢

常脉接通通道数量：脉冲接收方法(8或16常通道)脉冲种类初始转换脉冲幅度脉冲宽度模式

1，8，16并行激发所有通道同时激发、接收，数字化信号并记录分时激发所有通道分时激发、接收，数字化信号并记录双极性方波ns(10-90%上升沿/90-10%下降沿在阻抗50情况下，激发电压平稳可调12级)50V…400V50…600ns独可调，10ns步单晶/双晶

重复频率增益高级降噪设:频段A/D转换:滤波A扫显示模:聚焦法则DAC/TCG:DGS:闸门闸门起点与宽度:闸门高度测量功能–数显读数冻结功能扫查与成像模式:数据存储

10...5000Hz，1Hz步进0...100dB，0.5dB步85尖输入，对照80dB增/25MHz带0.2…MHz宽100MHz16bit32阶通滤波可降低和提高频率界限射频,全波，正半波，负半波，频谱理论的输dB/mm(dB/")数实测的不深度连续记录回波幅度18个头库/无限扩展2个独立闸门/无展开在A扫界面均可设定，步5…%A扫界面高度，%进27个动功能/可展;复材料双声速测量;斜探头支持曲面/厚度/反波次数修;所有探头的声速与延时校准冻结所有A超谱线/冻结尖峰–A超/全部测量功,闸控冻结信号增可调单通道深扫,当量B扫描,扫描TOFD多通道4个状图显(TOFD/量幅，时差/合监控100%真数据采集

设数CPU:内存闪存显示屏控制接口操作系统编码器接口:长度记录外壳外形尺寸重量

AMDLX800-512M4G防眩目8.5”触摸屏，分辨率800600内置鼠标键盘2USB口1个太网口WindowsXPEmbedded步进式编码器50…20000mmIP53防铝，带把手314224124无电池314224152–有池4.550kg无电池5.480kg有电池

4.2相控阵检测的头4.2.1阵列用于检的超声阵列就是将一列单晶片的传感器按照某种形式排列，这样可以加大检测的范围并提高检测的速度。例如：➢➢➢

管道检测中，多探头检测法用于裂纹检测、层状缺陷发现以及整体厚度测量；锻件检测中，采用分区测量时就需要将多个探头聚焦在不同深度用于发现微小缺陷；沿表面线性排列的阵列探头可以增加复合材料的层间缺陷或者金属材料的腐蚀缺陷的发现能力；以上的检测就需要多通道的高速超声设备些设备具有相应的脉冲触发器收以及逻辑门电路可以处理每个通道的数据，同时也可以对每个通道的检测区域进行精确设置。大家可以将一个具有一列独立晶片的相控阵探头简单地理解为以将以上多个探头放打包在一起检测。但不同的时相控阵探头的晶片大小实际中远小于常规探头的晶片，这晶片被以组的形式触发产生方向可控的波阵面“子声束形式可以用一个探头对多个区域进行快速检测。4.2.2相控探内结介虽然相控阵探头有很多种规格括不同的尺寸形状频率计晶片数，但是其内部结构都是将一个整块的压电陶瓷晶片划分成多个段。现代用于工业NDT检的相控阵传感器大多是压电复合材料制造的，这些传感器大多是由微小的薄的且嵌入了压电陶瓷的条状体形成的聚合物矩阵结构很大程度上增加了生产的难度，复合材料传感器比相同结构的压电陶瓷传感器高出-30dB的敏度。已分割的金属镀层用于将复合材料条划分为多个独立电子晶片些片可以被独立激发些被分割的晶片被转入同一个传感器个传感器中还包括保护晶片的匹配层材料，连接电缆及探头壳。

图相控阵探头截面图一常的控晶排形：➢

1D线阵➢

一维线阵探头在垂直检测及斜入射检测中是最常使用的探头。优：易加工，也容易安装在楔块上。可实现不同深度不同角度单面聚焦。不：尺寸晶片才能实现深度较大的聚焦着度及深度的增加声束扩散增加不能实现声束偏转。2D面阵➢

优：以实现三维声束偏转，可以实现单面或者球面立体聚焦。不：头结构复杂，加工工序多，需要大量的激发器接器，及相应的复杂信号处理电路。1.5D面

➢

优：越的声束偏转能力，可实现不同深度及角度的单面聚焦，扰声束减少。不：头结构复杂，加工工序多，需要大量的激发器接器，及相应的复杂信号处理电路。1D环阵➢

优：实现不同深度的球面聚焦，小缺陷检出能力强。不：声束偏转能力，需要大孔径实现尖点聚焦，需要复杂的处程序。2D分割阵➢

优：产生不用深度及角度的椭圆或球面波。不：头结构复杂，加工工序多，需要大量的激发器接器，及相应的复杂信号处理电路。且只能产生纵波。1D环阵优：产生不用深度及角度的椭圆或球面波。典型应用在曲面测中。不：头结构复杂，加工工序多。4.2.3相控探的性相控阵传感器根据以下参数进行分类：

类：直接接触通过一个带有角度的塑料楔块或者无角度的垂直塑料楔块接触工件直接接触（无需楔块探头直接触工件（探头需要浸入到水或者其他介质中）频：多数超声检测所用的探头频率在之间，所以相控阵探头的频率大多在2MHz-10MHz之。常规超声传感器一样，低频传感器穿透力强，高频传感器分辨率及聚焦清晰度高。晶数大多数相控阵传感器的晶数在16-128晶之间，相控阵传感器晶片最多可以达到个晶数多聚能及声束偏转能力强同时声束覆盖面积大。但是晶片数多的相控阵传感器价格昂贵加了检测成本感器中的每个晶片都可以独立触发产生波源。因此，这些晶片的尺寸被看做有效方向。晶尺：片越窄，声束偏转能力越高果加大一性声束覆盖面积，就需要增加晶片数量，探头的价格也随之增加。图相控阵探头晶片寸参数示意图N=头中晶片总数；探有的孔径大小；H=片高度；晶片宽度；晶间距或者两相邻晶片中心点的距离；e=晶宽度；g=相邻晶片间隔；软件将通过以上这些信息计算产生所需达到声束的波形模式及角度4-20所示如果这些信息不能通过探数据库自动录入软件中就需要用户自行手动输入至软件中。

LSLS（）式：V-----材中的纵波声速；Pitchsize------头晶片间距P；------波折射角；N-----晶总数；激晶片序列号；------晶片脉冲激发间隔；（）式：V-----材料中的横波声速；Pitchsize------头晶片间距P；------横波折射角；N-----晶总数；激晶片序列号；------晶片脉冲激发间隔；

4.2.4相控楔相控阵探头出了传感器本身常配合楔块一起使用块横波检测和纵波检测中够有应用，包括垂直线性扫描。楔块的作用和常规单晶缺陷检测时一样，主要是依据定律将声波以检测所需要的波形模式和角度折射到工件中控阵系统通过一个楔块产生多个角度的时候些角度都将通过这个楔块产生折射波块和常规传感器中的结构非常相似也有很多尺寸和类型其中一些楔块还具有耦合剂导入孔个型相控阵楔块如下图示：图相控阵斜楔块°楔块通常采用平面塑料块垂直线性扫描以及纵波小角度扫描时°楔块用于减少表面盲区，并可以保护相控阵探头不受磨损。图相控阵直楔块有些备件工件被检部位几何形状复杂规楔块难于耦合时可以自定义楔块的形状已获得更好的耦合效果楔的规格多可以满足相控阵的各种扫描它可以保证深度距离标定的正确性以及可保证获得合适的折射角度。

4.3相控阵检测的块按照一定用途设计制作的具有简单几何形状人工反射体的试样常为试块块仪器探头一样，是超声波相控阵探伤中的重要工具。4.3.1试块作、确定探伤灵敏度超声波相控阵探伤灵敏度太高或太低都不好杂波多伤困难低引起漏检。因此超声波相控阵探伤前用块上某一特定的人工反射体来调整探伤灵敏度用探伤灵敏度确定试块有、RB-3试等。、测试仪器和探头的性能超声波相控阵探伤仪和探头的一些重要性能放大线性、水平线性态范围灵度余量、分辨力、盲区、探头的入射角度等都是利用试块来测试的。、调整扫描速度利用试块可以调整仪器显示屏上水平刻度值与实际声程之间的比例关系，即扫描速度，以便对缺陷进行定位。、评判缺陷大小利用某些试块绘出的距离波当量曲线（即实用）对缺陷量是目前常用的定量方法之一。特别是3N以内的缺陷，采用试块比较法仍然是最有效定量方法。此外还可以利用试块来测试材料的声速、衰减性能等。4.3.2试块要和护、对试块的要求试块材质应均匀，内部杂质少，无影响使用的缺陷。加工容易，不易变形和锈蚀，具有良好的声学性能。试块的平行度、垂直度、光洁度和尺寸精度都要符合一定的要求。试块要用平炉镇静钢或电炉软钢制作，对比试块材质尽可能与被探工件相同或相近。标准试块探测面光洁度和尺寸公差有一定要求试块光洁度和尺寸公差与被探工件