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第1章 基本概念 1

1.1 引言 1

1.2 超声相控阵原理 2

1.2.1 概述 2

1.2.2 特点 2

1.2.3 发射和接收 3

1.2.4 延时和聚焦 3

1.2.5 扫描模式 4

1.3 相控阵延时法则或聚焦法则 6

1.3.1 意义 6

1.3.2 示例 6

1.3.3 无斜楔探头 6

1.3.4 有斜楔探头 6

1.3.5 延时容差 8

1.4 相控阵系统基本组成 9

1.5 相控阵基本扫描与成像 9

1.5.1 B扫描显示和S扫描显示 9

1.5.2 组合扫描显示 10

1.5.3 相控阵图像示例 10

1.6 相控阵超声技术的局限性与发展动向 11

1.7 小结 13

第2章 扫查模式和图像显示 14

2.1 超声相控阵扫查模式 14

2.1.1 双向式扫查 14

2.1.2 单向式扫查 14

2.1.3 直线式扫查 15

2.1.4 转角式扫查 15

2.1.5 螺旋式扫查 16

2.1.6 螺线式扫查 16

2.1.7 扫查声束方向 16

2.1.8 其他扫查模式 17

2.1.9 扫查时基模式 17

2.2 相控阵扫查图像显示模式 18

2.2.1 A显示 19

2.2.2 B显示 20

2.2.3 C显示 20

2.2.4 D显示 20

2.2.5 S显示 21

2.2.6 极坐标图 21

2.2.7 带状图 22

2.2.8 多视图和汇总图 22

2.2.9 TOFD图 24

2.2.10 TOFD法与脉冲回波法 24

2.2.11 组合带状图 25

2.2.12 立方体展开显像图 26

2.3 小结 26

第3章 探头和超声声场 27

3.1 换能器材料 27

3.1.1 主要问题 27

3.1.2 匹配层及电缆 27

3.1.3 阻尼材料 28

3.1.4 压电复合结构 28

3.2 工业相控阵探头 29

3.2.1 探头类型 29

3.2.2 聚焦模式 31

3.3 相控阵探头特性 32

3.3.1 线型阵列 32

3.3.2 声束宽度 36

3.3.3 焦深与场深 39

3.3.4 相控阵分辨力 40

3.4 相控阵声场特征 43

3.4.1 相控阵超声波瓣 43

3.4.2 动态深度聚焦 44

3.5 有斜楔相控阵探头 46

3.5.1 楔内延时 46

3.5.2 入射点后沿距离 47

3.5.3 入射点位移量 47

3.5.4 斜楔楔内声束偏转 48

3.5.5 探头和楔块位置 49

3.6 二维矩阵探头 51

3.7 聚焦法则计算器 53

3.8 标准阵列探头 55

3.9 相控阵探头的其他特征 56

3.9.1 灵敏度 56

3.9.2 电阻抗 56

3.9.3 串扰幅度 56

3.9.4 信噪比 56

3.9.5 时间—频率响应特征 57

3.10 相控阵探头设计 58

3.10.1 模拟软件 58

3.10.2 探头设计 58

3.11 超声设置细节 60

3.12 探头标识 63

3.13 探头特性定期校核 64

3.13.1 探头表征 64

3.13.2 允许误差 64

3.13.3 曲面楔块 65

3.14 工业相控阵探头 66

3.15 小结 69

第4章 相控阵超声主要公式和基本参数 71

4.1 超声物理基本参数 71

4.1.1 声波表征和波形 71

4.1.2 超声声速和波长 72

4.1.3 超声建模 73

4.1.4 温度对声速及扫查范围的影响 76

4.2 超声发射声场和回波特性 78

4.2.1 圆形换能器 78

4.2.2 矩形换能器 83

4.2.3 聚焦声场 84

4.2.4 时频响应 88

4.2.5 基于带宽（阻尼）的探头分类和用途 89

4.3 超声与人工反射体的相互作用 90

4.3.1 可检测区范围 90

4.3.2 平底孔反射体的DGS曲线 91

4.3.3 信噪比的评价与取值 92

4.3.4 调整灵敏度用的人工反射体 92

4.4 超声衰减问题 94

4.4.1 声衰减系数 94

4.4.2 声衰减与频率的相关性 95

4.5 基于衍射波和变形波的相控阵超声缺陷定量 96

4.5.1 衍射时差法 96

4.5.2 相对时差法 101

4.5.3 绝对时差法 102

4.5.4 变形波法 103

4.5.5 爬波法 104

4.5.6 串联法 106

4.5.7 卫星脉冲回波法 107

4.6 圆形试件的检测 107

4.6.1 曲表面耦合 107

4.6.2 缺陷定位修正 108

4.7 小缺陷测长 108

4.7.1 测长要点 108

4.7.2 测长示例 109

4.8 相控阵超声检测的可靠性 109

第5章 仪器 111

5.1 外观 111

5.2 按键 113

5.3 供电 114

5.3.1 供电方式 114

5.3.2 供电标识 114

5.4 基本操作 115

5.4.1 开机 115

5.4.2 关机 115

5.5 显示界面 115

5.6 标尺 116

5.7 菜单结构 118

5.8 菜单操作 121

5.8.1 主菜单操作 121

5.8.2 子菜单操作 121

5.9 功能说明 122

5.9.1 基本 122

5.9.2 扫描 122

5.9.3 高级扫描 123

5.9.4 测量 124

5.9.5 显示 125

5.9.6 扫描向导 125

5.9.7 声速校准 125

5.9.8 延迟校准 125

5.9.9 灵敏度校准 125

5.9.10 TCG校准 125

5.9.11 管理 125

5.9.12 设置 126

第6章 相控阵扫描及测量 128

6.1 扫描 128

6.1.1 线性扫描 128

6.1.2 扇形扫描 130

6.1.3 高级扫描 132

6.2 测量 134

6.2.1 测量零点 134

6.2.2 闸门测量 134

6.2.3 光标测量 135

6.2.4 水平零点校准示例 135

第7章 相控阵向导程序 138

7.1 校准 138

7.1.1 校准参考线 138

7.1.2 声速校准 138

7.1.3 延迟校准 143

7.1.4 灵敏度校准 146

7.1.5 TCG校准 149

7.2 模拟 154

第8章 管理操作 156

8.1 存储管理 156

8.1.1 存储路径 156

8.1.2 存储文件类型 157

8.1.3 文件保存 157

8.1.4 新建目录 157

8.1.5 文件选择 157

8.1.6 存储文件 157

8.1.7 数据文件 158

8.2 编码器管理 158

8.2.1 功能 158

8.2.2 增加编码器 158

8.2.3 编码器重命名 159

8.2.4 编码器删除 159

8.2.5 编码器校正 159

8.2.6 编码器测试 159

8.3 探头管理 159

8.4 楔块管理 160

第9章 仪器设置及配附件 161

9.1 仪器设置 161

9.1.1 屏幕亮度 161

9.1.2 触摸屏校准 161

9.1.3 软件升级 161

9.1.4 显示设备 161

9.1.5 激活电池 162

9.1.6 系统激活 162

9.1.7 颜色编辑 162

9.1.8 网络 163

9.2 相控阵探头 164

9.2.1 相控阵探头介绍 164

9.2.2 相控阵探头安装 164

9.3 相控阵探头楔块 165

9.3.1 楔块介绍 165

9.3.2 楔块安装 166

9.4 电池 166

9.4.1 电池的安装与拆卸 166

9.4.2 电池使用 167

9.4.3 电池先电 167

9.4.4 电池保养及安全 167

9.5 适配器 168

第10章 工业应用实例 169

10.1 应用前提 169

10.2 仪器选定和性能检查 169

10.2.1 仪器选定 169

10.2.2 性能检查 172

10.3 工业应用实例 173

10.3.1 航空航天检测 173

10.3.2 动力工业检测 180

10.3.3 承压设备检测 188

10.3.4 管道和管子焊缝的相控阵检测 194

10.3.5 TKY管节点焊缝相控阵检测 198

10.3.6 聚乙烯管电熔接头相控阵检测 200

10.3.7 钻杆腐蚀相控阵检测方案 202

第11章 仪器保养及常见问题 205

11.1 人员培训 205

11.2 仪器保养 205

11.3 维修 205

11.4 常见问题 205

11.4.1 仪器无法开机 205

11.4.2 仪器无法关机 206

11.4.3 无法识别U盘 206

11.4.4 无法对电池充电 206

11.4.5 无法自动识别相控阵探头 207

11.4.6 无图像 207

11.4.7 注意事项 207

11.4.8 VGA设备无法识别 208

参考文献 210

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