超声相控阵检测教材-第三章-超声相控阵技术

第三章超声相控阵技术

3.1 相控阵的概念

3.1.1相控阵超声成像

超声检测时，如需要对物体内某一区域进行成像，必须进行声束扫描。相控阵成像是通过控制阵列换能器中各个阵元激励（或接收）脉冲的时间延迟，改变由各阵元发射（或接收）声波到达（或来自）物体内某点时的相位关系，实现聚焦点和声束方位的变化，从而完成相控阵波束合成，形成成像扫描线的技术，如图3-1所示。

图3-1 相控阵超声聚焦和偏转

3.2 相控阵工作原理

相控阵超声成像系统中的数字控制技术主要是指波束的时空控制，采用先进的计算机技术，对发射/接收状态的相控波束进行精确的相位控制，以获得最佳的波束特性。这些关键数字技术有相控延时、动态聚焦、动态孔径、动态变迹、编码发射、声束形成等。

3.2.1相位延时

相控阵超声成像系统使用阵列换能器，并通过调整各阵元发射/接收信号的相位延迟（phase delay），可以控制合成波阵面的曲率、指向、孔径等，达到波束聚焦、偏转、波束形成等多种相控效果，形成清晰的成像。可以说，相位延时（又称相控延时）是相控阵技术的核心，是多种相控效果的基础。

相位延时的精度和分辨率对波束特性的影响很大。就波束的旁瓣声压而言，文献研究表明，延时量化误差产生离散的误差旁瓣，从而降低图像的动态范围。其均方根（RMS）延时量化误差与旁瓣幅值之比为

（式3-1）

式中，；

N-----阵元数目；

μ----中心频率所对应一个周期与最小量化延时之比。

图3-2示出了延时量化误差引起的旁瓣随N、μ变化的关系曲线。早期的超声成像设备如医用B超中，由LC网络组成多抽头延迟线直接对模拟信号进行延迟，用电子开关来分段切换以获得不同的延迟量。这种延迟方式有两大缺点：①延迟量不能精细可调，只能实现分段聚焦，当聚焦点很多时需要庞大的LC网络和电子开关矩阵；②由于是模拟延迟方式，电气参数难以未定，延时量会发生温漂、时漂、波形容易被噪声干扰。

（a）μ=8时，旁瓣随N变化曲线（b）μ=16时，旁瓣随μ变化曲线

图3-2旁瓣与N、μ关系图

近来采用数字延时来代替原来的模拟延时。数字延时精度高、控制方便、稳定性好，可以大大提高相控阵超声成像质量。数字延时的实现可以分成粗延时和细延时，粗延时一般基于采样时钟计数，延时值为采样周期的整数倍，而采样周期通常为几十纳秒以上。细延时量为采样周期的小数倍，一般能达到10ns以内的延时分辨率。

实现数字粗延时比较简单，但是实现细延时比较困难。目前有几种方法实现细延时：一种是流水线式采样延迟聚焦，其延时分辨率一般大于10ns。另一种方法是采用数据做时域内插，获得N倍密集的输出序列从而减小量化延时，这需要很高的运算量和存储器支持。即便如此，延时量化误差仍然不够小。有人采用坐标变换的CORDIC算法实现采样序列的相位旋转。也有人提出基于多种速率数字信号处理技术的多相滤波方法，可以实现5ns级精细延时，并且可以把动态变迹技术等一起考虑。还有人提出基于FIR滤波的延时方法，延时精度可达到5ns。

3.2.2 动态聚焦

（1）相控聚焦原理

相控发射聚焦原理如图3-3（a）。设阵元中心距为d，阵列换能器孔径为D，聚焦点为P，焦距为f，媒质声速为c。根据几何声程差，可以计算出为使各阵元发射波在P点聚焦，激励信号延迟时间应为

（式3-2）

式中，n----阵元序号；

----为一个足够大的时间常数，目的是为了避免出现负的延迟时间。

接收聚焦如图3-3（b）所示，它是一个和发射聚焦互逆的过程，同样遵守几何聚焦延迟规律。各阵元接收回波信号，按设计的聚焦延迟量进行延迟，然后相加。

（a）发射聚焦（b）接收聚焦

图3-3相控聚焦原理示意图

（2）动态聚焦声束特性

在声场中，聚焦点区域的声束宽度最小，即在焦点附近的有限区域内，聚焦声束宽度小于各阵元同时激励（即不聚焦）时的声束宽度；但在此区域之外，聚焦声束宽度反而扩散开来，大于不聚焦声束宽度，如图3-4所示。

图3-4聚焦深度和焦点直径

对于强聚焦方式，在聚焦深度内聚焦声束变细，可获得优良的侧向分辨率；但聚焦深度很短，焦区以外的声束比未聚焦时发散得更快。为了使相控声束扫描的整个声场范围内都能得到均匀清晰的成像，就要对声场中每一点进行聚焦发射和接收，以便在各点都有连续一致的侧向分辨率。这就要求相控声束能沿扫描线跟踪目标，以形成一个滑动的焦点，并同步改变阵列孔径。

在早期的分段动态聚焦系统中，使发射和接收声束分别在近距离、中距离和远距离聚焦，进行几次成像。在几幅成像中，都只是在各自的焦点附近能得到清晰成像，而在其他区域，由于偏离了焦点使图像模糊。将几幅图像拼合起来，就能得到从近距离到远距离比较均匀、分辨特性较好的成像。这种分段聚焦方式合成一幅清晰图像需要转换几次焦点，因而实

时性较差。

在改进的实时分段动态聚焦方式中，在一次声束发射/接收过程中，同步地改变焦点深度。焦点分段更加细密、平滑，常采用8、16段等动态聚焦方式。由于发射波形一般是短脉冲，发射出去就不能控制，因此不能在一次发射过程中改变焦点；而接收信号则具有一定持续时间，可以由浅渐深的改变焦距，即动态地改变聚焦延迟，使来自各深度的接收声束多处于聚焦状态，如图3-5所示。

图3-5实时分段动态聚焦示意图

（3）动态孔径（dynamic aperture）

当需要在不同深度下侧向分辨力一致时，就要求随扫查深度（焦距F）增加，阵列换能器的孔径D也同步增加。在聚焦点处，声束宽度可表示为

（式3-3）

由式（3-2）可见，最大延迟时间随焦距减小而增大，与孔径D=nd大致呈正比。所以当焦点较近时，如果不见效孔径D，过大的将使相控电子聚焦难以实现。同时在离换能器很近的区域内，由于超声波束的衍射效应使波束变得很宽，甚至与换能器孔径相当，这会使侧向分辨率变得很差。

减小孔径可改善近场侧向分辨率。而在中、远场，聚焦声束宽度有随着焦距增加而增大的趋势，因此要求增大孔径，力图保持恒定的声束宽度。

动态孔径的实现原理如图3-6所示。动态孔径和动态聚焦配合使用，克服了只能在某一区域聚焦的现象，使得在整个视场中获得均匀的分辨率，保证了图像中的每一点总是在最佳聚焦状态，从而大大改善图像质量。

图3-6可变孔径原理示意图

（4）动态变迹

动态变迹（dynamic apodization），技术是一种改变主瓣和旁瓣的相对大小及各波瓣夹角的技术，它的作用主要是为了抑制旁瓣，提高分辨率。

当换能器各阵元采用幅度相同的电脉冲激励时，其波瓣图中除了主瓣之外还有旁瓣。相位延迟的量化误差也会造成旁瓣。对于32阵元相控阵系统，相位延迟量化误差对于旁瓣的影响如图3-7所示。

（a）无相位量化误差（b）存在相位量化误差

图3-7相位量化误差对波瓣的影响

用变迹技术可以有效降低旁瓣电平，使波瓣图中的旁瓣明显减小。变迹处理可分为孔径尺寸变迹，幅度加权变迹和幅度加权动态变迹等几种，其中最常用的是幅度加权变迹。

幅度加权变迹的做法是：对换能器阵中心阵元赋予较大的加权系数，向两端加权系数逐渐减小。发射或接收状态都可以实现幅度变迹，在发射状态就是中心阵元激励弱、两端阵元激励增强，在接收状态就是叠加时中心阵元权重、两端阵元权轻。对于图3-7（b）所示相位量化误差产生的旁瓣，当采用图3-8（a）所示线性下降幅度变迹处理后，波瓣图如图3-8（b）所示。可见，由相位延迟量化误差产生了较大的旁瓣消失。

除了幅度变迹之外，还可以采用孔径变迹等技术来抑制旁瓣。动态变迹技术与动态聚焦

技术、动态孔径技术相结合，可以获得最窄的主波束宽度和最小的旁瓣幅度。

（a）线性下降变迹函数（b）变迹处理后波瓣图

3-8线性幅度变迹处理

（5）编码发射

在超声检测中，窄脉冲激励的频带宽度（范围）宽，因而检测分辨率高；宽脉冲激励带宽窄，分辨率低。如果对宽脉冲进行频率调制，采用编码发射的形式，则可显著增加频带宽度，从而提高检测分辨率。同时由于宽脉冲激励的发射强度大，所以检测灵敏度高，可以增加检测距离。为此目的，实现激励脉冲频率调制的一种方案，如图3-9所示。

图3-9线性调频激励信号波形

图3-9中，激励信号是5个周期的线性调频信号，频率逐渐增大。发射多个脉冲使激励信号的强度增大，检测灵敏度增加。但是发射多个激励脉冲也使回波信号长度增加，从而降低纵向分辨率。如果能采取措施将回波信号在时域上进行压缩，就能得到幅度增强、宽度相当于单脉冲激励的接收信号，这就是脉冲压缩的思路。

比如，让调频信号经过接收延时网络，对于不同频率的接收信号，延时时间不同。频率为f1的信号延时量最大，频率为f2的信号延时量次之……频率为f5的信号延时量最小。通过这样的延时网络处理，各频率分量的信号在调频发射时具有的时差得到补偿，在延时网络的输出端同时抵达，叠加成为幅度增强的窄脉冲。

实际上超声成像中可采用的编码激励方案不止是线性调频信号，还可以用非线性调频、相位编码等。

超声编码激励的设想来源于雷达信号脉冲压缩理论。与常规的脉冲激励方式相比，超声

编码激励可使信噪比（SNR）得到改善，其改善因子等于相关接收时的时间—带宽积。当时间—带宽积为30时，SNR可改善15dB。但是编码激励方式会带来距离旁瓣的副作用，需要采取措施加以避免或抑制。

在相控阵超声中，所采用的编码序列的时间—带宽积通常较小，一般在30到50以内。用线性调频发射超声波进行发射，在接收中使用匹配滤波等技术，可使距离旁瓣电平降到-50dB左右。还有文献研究证明了随机调相连续信号具有最优的模糊函数特性，可以克服速度模糊和距离模糊，提高图像质量和分辨率。

（6）数字声束形成

在相控阵超声系统中，采用电子聚焦、变迹及方向控制等技术来形成指向性良好的声束特性，这就是数字声束形成技术。

早期声束形成技术采用模拟方式，其信号流程为：各阵元接收信号—延迟相加—幅度检波—A/D转换。其中延迟环节使用较多的模拟延迟线构成，这影响了声束形成性能的提高。

数字声束形成技术采用数字延时环节，大大改善了声束形成质量，其信号流程是：各阵元接收信号—A/D转换—延迟相加—正交分解。图3-10是相控接收的数字声束形成示意图。

图3-10数字声束形成原理框图

与模拟声束形成过程相比，数字声束形成中的A/D转换环节移到了延迟相加环节之前，直接对各接收通道放大后的信号进行A/D采样，然后在计算机或逻辑器件（FPGA）的控制下对A/D转换的结果用数字方法进行延迟，能够大大提高延迟的精度、分辨率、稳定性，再加上其他一些技术的应用，数字声束形成方式的性能指标明显提高。

多声束形成技术是指发射一次超声脉冲后，从接收信号中形成多条接收声束的技术。这时发射采用弱聚焦，发射的超声束宽度比较均匀、焦深大，在声束“照射”区域内声场分布均匀。对各阵元接收的回波信号采用几组不同的延时序列处理，即可得到声场中几个不同方

向上的接收声束。

多声束形成需要并行处理技术，对同一个阵元接收的信号要经过N套不同的延时、变迹等参数处理，以形成N条接收声束。这在模拟声束形成方式里会大大增加硬件的复杂程度；对于数字声束形成技术而言，由于数字电路的高集成度和可靠性，可以较方便地实现多声束形成。

数字多声束技术具有重要的应用价值：①数字多声束形成时可以将相邻两声束的间隔减小到1/4阵元间距以上，从而可以提高图像的横向分辨率，也可以提高纵向和对比分辨率，因而能实现高密度高分辨率成像；②一次可以采集多条接收声束的数据，从而大大提高成像速度，数字多声束形成加上高速数字信号处理技术使得实时超声成像和三维超声成像成为现实。

在数字相控阵超声成像系统中，采用多种方式相结合的超声波束处理技术，将动态聚焦、动态孔径、动态变迹、编码发射和数字声束形成等技术结合起来，由数字系统与软件控制来实现精密的波束时空控制。与阵列换能器相结合，可形成综合优化的声束特性，几乎适用于所有深度和声束扫查位置。系统具有精细的主波束，很低的旁瓣和很大的动态范围，为获得分辨性能好、噪声干扰小、动态范围大的高质量超声图像奠定了基础。

3.2.3 相控阵超声波束的时空控制

超声检测时往往需要对物体内某一个区域进行成像，为此，必须进行声束的扫描。目前最为先进的扫描方式是相控阵法。相控阵成像检测是通过控制阵列换能器中各个阵元激励（或接收）脉冲的时间延迟，改变由各阵元发射（或接收）声波到达（或来自）物体内某点时的相位关系，实现聚焦点和声束方位的变化，完成声成像的技术。由于发射声束的控制与回波信号的处理原理是相同的，聚焦偏转效果的计算是可逆的，本节重点讨论发射声束的时空控制。

3.2.3.1 声束的偏转

图3-11是一维线阵换能器通过时延控制而实现声束偏转的示意图。该阵列换能器是由N个阵元构成的线阵换能器，阵元中心间距为d，换能器孔径为D。

（a）不偏转（b）偏转

图3-11相控阵声束偏转原理

如图3-11（a）所示，如果各阵元同时受同一激励源激励，则其合成波束垂直于换能器表面，主瓣与阵列的对称轴重合。若相邻阵元按一定时间被激励源激励，则各阵元所产生的声脉冲亦将相应延迟，这样合成的波不再与阵列平行，即合成波束方向不垂直于阵列，而是与阵列轴线成一夹角，从而实现了声束偏转，如图3-11（b）所示。

根据波合成理论可知，相邻两阵元的时间延迟为

（式3-4）

也被称为发射偏转延迟。因此，可以通过改变发射偏转延迟来改变超声波束的偏转角度。

3.2.3.2 声束的聚焦

图3-12是一维线阵换能器通过时延控制而实现声束聚焦的示意图。聚焦点P离换能器表面距离，即聚焦焦距为F，传播介质中的声速为。

在发射聚焦时，采用延时顺序激励阵元的方法，使各阵元按设计的延时依次先后发射声波，在介质内合成波波阵面为凹球面（对于线阵来说则是弧面），在P点因同相叠加而增强，而在P点以外则因异相叠加而减弱，甚至抵消。以阵列中心作为参考点，基于几何光学原理，使各个阵元发射声波在焦距为F的焦点P聚焦，所要求的各阵元的激励延迟时间关系为

（式3-5）

式中，是一个足够大的常数，以避免出现负的延迟时间；第i个阵元到阵列中心的距离

，i=1,2，，N。

为发射聚焦延迟，因此通过改变发射聚焦延迟来改变焦距F。

图3-12相控阵声束聚焦原理

3.2.3.3 聚焦声束的偏转

图3-13是一维线阵换能器通过时延控制而实现聚焦声束偏转的示意图。为了使聚焦后的声束偏转，阵元激励延迟时间应由发射聚焦延迟和发射偏转延迟组成。用发射偏转的等时差延迟来确定聚焦声束的偏转方向，用来确定聚焦距离。

图3-13相控阵聚焦声束偏转原理

也可以直接利用以下算法来确定各阵元激励信号的延迟时间。根据几何声程差，可以计算出为使各阵元发射声波在P点聚焦，阵元激励信号的延迟时间应为

（式3-6）

式中，为第i个阵元到焦点P的距离，是一个足够大的常数，以避免出现负的延迟时间。

相应的相移为

（式3-7）

3.3.3.4 二维阵列换能器的声束控制

二维阵列换能器是在线阵的基础上发展起来的，通过控制各个阵元激励信号的延迟，可以实现声束的三维聚焦和偏转，即对声束实现三维控制。

如图3-14所示，采用右手笛卡尔坐标系统来确定二维面阵换能器各个阵元的相控延迟时间，此延迟时间使得阵列换能器在横向和侧向两个方向上实现声束的二维聚焦偏转，声束焦点位于F，则。

图3-14二维阵列换能器的声束三维控制

那么从阵列换能器中位于的阵元ij到焦点的声波传输时间为

（式3-8）

因此，为了使换能器各个阵元发射的声波同时到达焦点，即实现几何聚焦，各个阵元的相控延迟时间为

（式3-9）

其中为一个常数，并且，保证相控延迟的物理可实现性。则相应的相移为

（式3-10）

由于二维面阵能够实现声束的三维控制，因此它不仅具有良好的声学性能，而且在面阵声束偏转能及的范围内，无需移动面阵探头就可以实现三维数据的实时采集，这为实时三维超声成像的实现提供了坚实的物理基础。

3.2.4 相控阵超声成像检测的声学性能

本节是从总体角度来论述声成像的共性问题，提供他们的物理依据。

3.2.

4.1 空间分辨率问题

一个超声成像系统，究竟能达到什么样的分辨率，从声学角度来讲，主要取决于发射换能器和接收换能器的声束特性。而声束特性又是由系统设计中换能器的几何参数及激励情况等因素所决定的。

空间分辨率主要包括横向分辨率和纵向分辨率。横向分辨率，也称侧向分辨率，它是超声扫描平面内沿着与超声波束轴线垂直的方向上课区分的两个点目标的最小距离，如图3-14所示。横向分辨率与超声波束的有效宽度相关，有效宽度窄横向分辨率高，因此它是通过系统的空间脉冲回波响应来评估的；在换能器的远场或声束的聚焦区域内，该响应也可以由发射换能器连续波声压响应和接收换能器连续波声压响应的乘积（即连续波声场的双向响应）来近似。通常，横向分辨率是通过系统的脉冲回波响应主瓣的-6dB宽度来评估的，但是它仅仅给出了超声成像系统真实分辨率的粗略估计。在成像系统中，来自于工件内部的回波信号具有较大的动态范围，而且微小结构常常由于附近强反射体和复杂干扰现象（声噪声）的存在而检测不到，因此，在实际应用中也常常将-20dB波束宽度作为横向分辨率的评价标准。综上所述，本节将系统脉冲回波响应主瓣的-6dB波束宽度和-20dB波束宽度综合考虑作为系统横向分辨率的评价标准。

图3-15是一维线阵换能器通过时延控制而实现声束聚焦偏转的示意图。该阵列换能器是由N（假设N为偶数）个阵元构成的线阵换能器，阵元中心间距为d。声束聚焦于（F，），其中F是焦距，是声束的偏转角度。

图3-15一维线阵换能器声束的聚焦偏转

（a）连续波声场声压分布（b）连续波声场双向相应

（c）脉冲场声压分布（d）空间脉冲回波响应

图3-16 32阵元（d=0.5）线阵换能器聚焦在（40mm，0°）时的波束图图3-16是32阵元换能器聚焦在（40mm，0°）时的波束图。该阵列的中心频率为=4MHz，阵元间距d=0.5，是阵元的中心频率所对应的波在此处键入公式。长。上述的四个波束图是在半径为R=F=40mm的半圆上以角度θ的横坐标绘制的。图3-16（a）是阵列的连续波声场声压分布图，焦点位于（40mm，0°），只考虑了阵列的辐射声场特性，因此有时也称之为连续波声场单向响应。图3-16（b）是阵列的连续波声场双向响应图，它综合考虑了发射阵列换能器的辐射声场特性和接收换能器的声场特性，因此常用来评价相控阵成像检测系统的声学指标，这里发射阵列和接收阵列式相同的。图3-16（c）是阵列的脉冲场声压分布图，从图中可以看出，它和连续波声场声压分布图3-16（a）相似。图3-16（d）是阵列的空间脉冲回波响应图，同样它和阵列的连续波声场双向相应相似。因此，在换能器的远场或声束的聚焦区域内，阵列的脉冲回波响应可以由连续波声场的双向相应来近似，而系统的横向分辨率就是以该响应主瓣的-6dB波束宽度和-20dB波束宽度来评估的。纵向分辨率，又叫轴向分辨率，它是指沿着超声波束轴线方向上可区分的两个点目标的最小距离，如图3-15所示。在脉冲波的条件下，可以大大改善纵向分辨率。当脉冲持续时间很短，其纵

向分辨率主要由脉冲持续时间和声速c来决定

（式3-11）

总之，从声学角度讲，提高成像系统的横向分辨率，主要是优化设计发射换能器（或阵）和接收换能器（或阵）的参数，使其具有良好的声学性能，即波束宽度尽量窄。而提高纵向分辨率，则主要靠减少脉冲发射持续时间，在同样的频率下，应尽量减少脉冲个数，最好能做到单波脉冲发射。

3.2.

4.2 伪像问题

超声图像的伪像是一个颇为复杂而必须面对的问题，正确认识伪像及其产生的原因、条件，有助于正确评价得到的超声图像，得出正确的诊断结果，而且有助于设计人员优化系统的设计，从而从根本上抑制伪像的产生。所谓伪像是指任一回波信号被超声成像检测系统所显示的位置与被检体内回波界面的实际位置不符，或者显示的信号振幅、灰度变化不与被显示的回波界面特性变化相关。伪像的存在是普遍的、绝对的，而接近理想声图像（丝毫没有伪像的图像）则是相对的。本节重点讨论由于声束特性不理想而造成的伪像。

（1）分辨性伪像

由于系统空间分辨率的限制，凡距离小于分辨率判据的两点或多点物体，在图像上只能显示为一个较大的物体。一般来讲，纵向分辨率比横向分辨率好些，纵向分辨率低下使声场中层面结构的层次不清，结构粘连，横向分辨率低下使图像模糊、颗粒粗大，横向结构粘连。

另外，若在视野的不同深度上分辨率相差较大，处于不同位置相同大小的物体，产生不同大小的像。

（2）旁瓣效应伪像

换能器（或换能阵）发射的能量主要集中在主瓣声束内，而在其他方向的旁瓣也分布有相当能量，其中尤以第一旁瓣最大。当主瓣声束扫描物体时，旁瓣也同样在进行扫查，但它们的扫查方向与主瓣声束不一致，而它所接收到的回波信号则被完全归属在主瓣声束的回波信号上，同时被检测成像系统显示在同一声图像上。换能器无法区分主、旁瓣声轴的回波信号，成像系统又不能分别显示不同方向的注旁瓣声像，因此任何方向上的回波源，均被假定为沿换能器声束的轴向方向，从而形成了旁瓣效应伪像。实际上在所有各种大界面均可产生这种伪像，只是旁瓣回声与主瓣回声相比较小，使得旁瓣回声图掩盖与主瓣回声图之间，可被忽略。但在旁瓣声束遇到强反射结构，而主瓣声束处于低回声区时，就明显分辨出来。由于旁瓣的存在，还降低了对低回声信号的对比度分辨率，使图像质量变差。通常决定图像组

织质地微弱回波位于-40dB～-60dB（0dB回波为最亮最强的回波），系统的空间脉冲回波响应的-50dB波束宽度则提供合理而客观评价对比清晰度的测量标准，如图3-16（d）所示。（3）栅瓣效应伪像

当阵列换能器设计不合理，主要是阵元间距过大，且扫描角度较大时，由于声波干涉，其声场中不仅存在主瓣、旁瓣，而且还存在栅瓣。图3-17是32阵元线阵换能器聚焦在（40mm，45°）时的波束图，该线阵换能器是由32个阵元组成的，阵元的中心频率=4MHz，相邻阵元中心间距，是阵元的中心频率所对应的波长。图3-17（a）为连续波声场双向响应，表示单一频率的情况，主波束选在处时，在-18°处出现了一个强的栅瓣。图3-17（b）表示阵列的脉冲回波响应，同样，主波束选在处时，在-18°处出现了一个强的栅瓣，但栅瓣变宽，而且栅瓣级比单频连续波是有所下降。

（a）连续波声场双向响应（b）空间脉冲回波响应

图3-17 32阵元（）线阵换能器聚焦在（40mm，45°）时的波束图栅瓣产生伪像的原理同旁瓣效应伪像的产生的原理相同，但通常由于栅瓣中含有较多的能量，有时甚至高于主瓣的能量，因此在相控阵超声成像检测中栅瓣是必须要消除的。

总之，了解产生这些伪像的声学原因，有利于改进声学设计，采取措施，消除或者减弱伪像的影响，如优化阵列的设计使其具有良好的声学特性（最小化主瓣宽度、消除栅瓣、抑制旁瓣）；采用多段动态聚焦的方法使其在远场轴向较大范围内具有一致的横向分辨率，采用动态孔径的方法使其在近场和远场具有一致的横向分辨率；用动态变迹的方法来抑制旁瓣等。

3.3 相控阵扫描类型

在相控阵检测中，通过不同相位的声波之间的干涉影响来控制和形成超声波。根据波束合成的情况，可以进行线形扫描、扇形扫描和体扫描成像。由于线形扫描的波束合成是平行的，所以成像侧向分辨率均匀一致；扇形扫描的波束合成方向呈发射状，所以侧向分辨率在不同距离有所变化。在声输入口受到限制的场合（就是在某些情况下，超声阵列换能器能够接触工件表面的空间不够大），为了能够得到较大的探测范围，就应用扇形扫描。体扫描是在二维相控阵列换能器的基础上，进行空间波束合成形成空间扫描线，实现三维成像。

在相控阵检测中，通过不同相位的声波之间的干涉影响来控制和形成超声波。每个晶片以不同的延迟各自激发或者多组晶片以不同的延迟激发将会合成一束以特定角度传播的波阵面。这类似于常规楔块产生的机械延迟，但是相控阵可以改变延时的模式。通过相长干涉，合成后的波束幅度比任何一个独立波源产生的波幅都要强。同样的，改变阵列里每个晶片的延迟变化产生一个角度或者将所有声束聚焦在同一个位置。此外，改变初始波阵面的方向，声束就可以在近场区的任何位置进行聚焦。

通常，一个相控阵系统是利用声波的相位转换物理原理，在晶片阵列中，通过每个晶片产生的独立的波阵面与其它晶片的波阵面相叠加来改变一系列超声脉冲的输出时间，从而可以来有效的控制和形成声波。这些都是通过改变探头中每个晶片的脉冲产生时间来完成的。通常4-32晶片被作为一组进行激发，这样可以增加阵列孔径的大小从而提高检测的灵敏度，从而减少了声束的扩散，实现聚焦。软件中有聚焦法则计算器用来确定每组晶片的触发延迟，通过改变延迟时间产生所需要的声束，当然也要结合探头和楔块的特性及被检测材料的几何和声学性能。在仪器软件中选择控制脉冲的频率从而在被检测材料中发射若干独立的波阵面。这些波阵面依次叠加产生一束新的子波阵面在工件中进行传播，裂纹、材料的不连续性、底波及材料的其他几何回波都会产生反射，从而被探头接收。一个探头通过改变不同的角度、聚焦距离、及焦点尺寸就可以实现声束的动态偏转，这样就可以对被检材料进行不同面的检测成像。声束偏转的过程非常快，多角度或者不同聚焦深度的一次扫描在非常小的一瞬间就可以完成。返回的回波被所有晶片或者成组的晶片所接受，并且按时间顺序进行接收用于补偿不同的楔块延迟差，最后将所有晶片接收到的信息进行汇总。和传统的超声单晶传感器不同的是，相控阵传感器可以根据每个晶片接收到的信号的到达时间及幅度在空间上对返回的波阵面进行分类，这样可以有效的融合在这个区域内产生的所有的声束的检测效果。当通过仪器的软件进行处理时，每个反回的聚焦法则代表着一个独立的声束的反射、沿着线性路径的一个独立的点，以及/或者一个聚焦深度的反射。回波信息可以任何多种形式显示。

图3-18 平面探头通过改变延时产生角度示例

图3-19 线性扫描声束聚焦示例

3.3.1 相控阵线性扫描

相控阵系统可以不用移动探头就可以实现沿着线性相控阵探头晶片排列方向（长度方向）的电子扫描，并创建一个横截面图像。随着聚焦法则按顺序排列，其相应的A扫描被数字化并成像。阵列孔径的连续变化创建了一个实时的横截面图像。

实际扫查中，因为电子声束的变化是实时的，从而在探头移动时可以实时的产生连续的横截面扫描图像。图3-20、图3-21所示的是一个64晶片线性相控阵探头扫查的实时图像。每个聚焦法则采用16个晶片的阵列孔径，产生脉冲的开始晶片以1进行递增，每16晶片产生一个脉冲。这样就产生了49个独立的波形，这些波形一起产生了沿着探头晶片排列方向（长度方向）的实时的横截面成像。

图3-20

图3-21 64晶片线性扫描

同样，相控阵传感器也可以产生有角度的声束。采用64晶片线性传感器及斜楔块，可以产生有角度的横波，角度可以由用户自己定义。此时在某一固定探头位置就可以检测整个焊缝位置，不需要像常规超声检测一样锯齿形地移动探头进行检测。

3.3.2 相控阵扇形扫描

扇形扫描是相控阵设备独有的扫描方式。在线性扫描中，所有的聚焦法则都是按顺序形成某个固定角度的阵列孔径。而扇形扫描则是通过一序列角度产生固定的阵列孔径和偏转。

相控阵通常采用以下这两种扇形扫描形式。

第一种，和医用成像技术非常相似，通过一个0°的直楔块产生纵波偏转，从而创建一个饼状的图像。这种扫描方式主要用于发现层间缺陷及有微小角度的缺陷。如图3-22、图3-23所示。

图3-22

图3-23 -30°—+30°扇形扫描

第二种，通过一个有角度的有机玻璃楔块用于增大入射角度从而产生横波，产生横波的角度通常为35°-80°。这种技术与常规超声的斜入射检测类似，区别就在于相控阵所产生的是一系列角度的偏转，而常规超声检测只能产生某个固定角度的声束。和线性扫描相同，扇形扫描的成像是被检测工件所检测区域的横截面图像。如图3-24、图3-25所示。

超声相控阵检测教材-第四章-超声检测设备探头及试块

第四章超声相控阵检测设备、探头及试块 4.1 相控阵检测的设备 4.1.1 相控阵检测设备概述 1、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，它的作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，同时将探头送回的电信号进行放大，通过一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。 2、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，目前国内外大型超声检测设备的系统设设计方案主要有三种：发射与接收分离系统；发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一个复杂的系统，通道数多，而且通道之间一致性要求很高，为了较高的综合指标，采用发射与接收集成但是发射与接收板级分离的方案。板卡之间通过总线相连。 总线的带宽对于系统的性能也有着较大的影响，也是系统设计的关键之一。目前仪器系统中采用的总线主要有PXI总线和VXI总线。 表4-1 PXI总线与VXI总线对比

PXI VXI 总线宽度32/64b32b 数据交换能力132/328Mb/s40/80Mb/s 集成度高高 接口开发方便方便 价格低高 4.1.2 数字相控阵超声成像检测硬件系统 数字相控阵超声成像检测的硬件系统，其内容包括相控阵超声发射和接收电路、前置放大与阻抗转换、程控放大、滤波与检波、A/D转换、同步与相位延迟控制、程控与逻辑控制等硬件。 图4-1 数字相控阵超声成像检测硬件系统 4.1.2.1 数字相控阵超声发射电路 （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

使用相控阵进行超声检测的常规步骤

使用相控阵 进行超声检测的常规步骤 2006.5.1 制作者：马克.戴维斯 美国无损检测学会超声三级 奥林巴斯无损检测

免责条款 使用这个程序之前仔细阅读下面的内容，你确信可以接受下面所有的条款和条件。 1．这个程序没有进行任何形式的授权，提供给客户的仅仅是一个最基本的原理，使用此程序的全部风险和后果由消费者和最终用户承担，奥林巴斯无损检测和戴维斯不能做出明确的和含蓄的保证，但是不包括商业上的承诺，要尊重此程序。 2．无论使用这个程序所产生的任何直接的、间接的和附带的损害结果，奥林巴斯无损检测和戴维斯不承担任何责任，包括商业利益的损失、商业中断、商业信息的丢失等等，在这个程序派生出来的其他技术，在这个协议之外或者不能使用这个程序，奥林巴斯已经考虑到这个损害的可能性。

目录 1.0 目的 2.0 范围 3.0 参考书目 4.0 超声相控阵检测设备 5.0 相控阵设备的线性 6.0 相控阵探头可操作确认 7.0 相控阵系统校准 8.0 表面处理 9.0 扫查覆盖和扫查方法 10.0 记录评价标准和波幅判断 11.0 检测后的清理 12.0 文件 附录1 相控阵术语学 附录2 相控阵内不可用晶片的评价指导方针附录3 超声信号的缺陷定性 附录4 相控阵确定缺陷的尺寸

1.0目的 1.1这个程序提供了手动和带编码器的相控阵检测焊缝和母材的 必要条件。 1.2这个程序也对相控阵的以下几个方面很有用 1.2.1 探测 1.2.2 定性 1.2.3 缺陷长度 1.2.4 缺陷位置：距离上表面或者下表面 1.2.5 缺陷尺寸：向内表面或者外表面延伸的连接裂纹 2.0 应用范围 2.1 此程序可以用于一般的相控阵检测，也可以用于炭钢和不锈钢的焊缝和母材的检测 2.2 这个程序可应用在0.5到1英寸的厚度上，为了和程序保持一致，有效的范围要乘以0.5到1.5倍（举个例子：最小的尺寸是0.25英寸，和最小的一样最大的尺寸是1 .5英寸）。 2.3 当需要一个标准的时候，此程序的设计论证了奥林巴斯无损检测相控阵系统Omniscan是符合美国机械工程师协会的标准。 2.4 使用Omniscan 相控阵系统做一个标准的测试演示实例。 2.5 针对产品外形和材料的特殊要求，设计一个大概的相控阵检测计划。 3.0 参考书目 3.1美国机械工程师协会，锅炉和压力容器标准，第四章第五节，

超声相控阵检测系统

超声相控阵检测系统

超声相控阵检测系统 摘要：在无损检测领域里，超声检测凭借可靠、安全、经济的优势，得到了越来越广泛的应用。超声相控阵系统由于具有独特的线性扫查、动态聚焦、扇形扫描的特点，成为近几年超声检测领域里的一个研究热点。本文介绍了超声相控阵的发展、在工业领域中的应用以及国内外现状。简述了超声相控阵系统工作原理、主要特点及相控阵系统的探头、超声发射接收电路、超声成像部分。说明了超声相控阵的研究在无损检测领域里具有广阔的应用前景。 关键词：无损检测；超声相控阵；相控阵探头；超声成像 Ultrasonic phased array testing system Liu Shengchun （College of information and communication Engineering, Harbin Engineering University, Harbin, Heilongjiang 150001, China） Abstract:In non-destructive detecting field, depending on the superiorities of credibility, security and economy, ultrasonic detecting is getting more and more broad application. Ultrasonic phased array system which has characteristics of linearity scanning , dynamic focus and sector scanning, is becoming a hot research in the ultrasonic detecting field in recent years.This paper introduce the development, status quo of ultrasonic phased array, and its application in industry. Briefly describe its work principle, main characteristic and phased array system including probe,ultrasonic transmitting and receiving circuit and ultrasonic imaging. It illuminates that there is a wide application foreground of ultrasonic phased array's research in non-destructive detecting field. Key words:Non-destructive defecting;Ultrasonic phased array;Phased array probe;Ultrasonic imaging 1 引言 超声相控阵技术已有40多年的发展历史，初期，由于系统的复杂

超声相控阵检测教材-第七章-ISONIC相控阵操作说明

ISONIC相控阵设备操作指南焊缝高级检测软件功能

一、进入检测界面 1、根据所使用的仪器进入相控阵检测模式，在相控阵界面下点击，见图1所示。 图1 2、点击进入选项模式，见图2所示。 图2 3、点击进入焊缝检测模式。见图3所示。

图3 4、相控阵探头选择 根据检测选用的相控阵探头选择相应的探头型号，如图4所示，图4右上角所显示的即为探头楔块及探头的参数。如果在“选择探头”的下拉选项中无检测所用的探头型号，则点击手动输入探头及楔块的参数进行保存。然后点击。 图4

5、点击进入相控阵扇形扫描参数设置界面，如图5所示。 图5

二、检测参数设置： 1、基础参数设置： ●增益：根据检测对象所需的检测灵敏度进行设置。 ●声程：根据检测对象设置声程范围。 ●声速：设置为横波声速（例如：钢中横波声速为3230m/s）。 ●显示延迟：就是常说的“零偏”设置。点击（如图6所示），通过点击左键或 右键，将“表面补偿”设置为激活状态（如图7、图8所示），点击，仪器将自动校准“零偏”。自动校准后的显示延迟将会自动修正为探头延迟，如图6所示。 注： 此处“表面补偿”为调节检测参数时所选用的入射角度（“激发设置”中所选取的调节检测参数的入射角度）在探头楔块中传播的延时，及探头延时，仪器自动校准“表面补偿”，即零偏后，显示延迟与“测量参数”中的探头延迟相同。“测量参数”中的探头延迟，当选定入射角度后，仪器自动计算生成，所以是不可修改的，调节的左键右键为灰色图标。如图9、图10所示。 本次示例选择的入射角度为55°，探头延时为13.45us。 图6

图7 图8

超声相控阵检测教材超声相控阵技术

第三章超声相控阵技术 3.1 相控阵的概念 3.1.1相控阵超声成像 超声检测时，如需要对物体内某一区域进行成像，必须进行声束扫描。相控阵成像是通过控制阵列换能器中各个阵元激励（或接收）脉冲的时间延迟，改变由各阵元发射（或接收）声波到达（或来自）物体内某点时的相位关系，实现聚焦点和声束方位的变化，从而完成相控阵波束合成，形成成像扫描线的技术，如图3-1所示。 图3-1 相控阵超声聚焦和偏转

3.2 相控阵工作原理 相控阵超声成像系统中的数字控制技术主要是指波束的时空控制，采用先进的计算机技术，对发射/接收状态的相控波束进行精确的相位控制，以获得最佳的波束特性。这些关键数字技术有相控延时、动态聚焦、动态孔径、动态变迹、编码发射、声束形成等。 3.2.1相位延时 相控阵超声成像系统使用阵列换能器，并通过调整各阵元发射/接收信号的相位延迟（phase delay），可以控制合成波阵面的曲率、指向、孔径等，达到波束聚焦、偏转、波束形成等多种相控效果，形成清晰的成像。可以说，相位延时（又称相控延时）是相控阵技术的核心，是多种相控效果的基础。 相位延时的精度和分辨率对波束特性的影响很大。就波束的旁瓣声压而言，文献研究表明，延时量化误差产生离散的误差旁瓣，从而降低图像的动态范围。其均方根（RMS）延时量化误差与旁瓣幅值之比为 （式3-1） 式中，； N-----阵元数目； μ----中心频率所对应一个周期与最小量化延时之比。 图3-2示出了延时量化误差引起的旁瓣随N、μ变化的关系曲线。早期的超声成像设备如医用B超中，由LC网络组成多抽头延迟线直接对模拟信号进行延迟，用电子开关来分段切换以获得不同的延迟量。这种延迟方式有两大缺点：①延迟量不能精细可调，只能实现分段聚焦，当聚焦点很多时需要庞大的LC网络和电子开关矩阵；②由于是模拟延迟方式，电气参数难以未定，延时量会发生温漂、时漂、波形容易被噪声干扰。

超声相控阵检测教材-第三章-超声相控阵技术

第三章超声相控阵技术 3.1相控阵的概念 3.1.1相控阵超声成像 超声检测时，如需要对物体内某一区域进行成像， 必须进行声束扫描。相控阵成像是通 过控制阵列换能器中各个阵元激励（或接收）脉冲的时间延迟，改变由各阵元发射（或接收） 声波到达（或来自）物体内某点时的相位关系，实现聚焦点和声束方位的变化，从而完成相 控阵波束合成，形成成像扫描线的技术，如图 3-1所示。 图3-1 相控阵超声聚焦和偏转

3.2相控阵工作原理 相控阵超声成像系统中的数字控制技术主要是指波束的时空控制， 采用先进的计算机技 术，对发射/接收状态的相控波束进行精确的相位控制，以获得最佳的波束特性。这些关键 数字技术有相控延时、动态聚焦、动态孔径、动态变迹、编码发射、声束形成等。 3.2.1相位延时 相控阵超声成像系统使用阵列换能器，并通过调整各阵元发射 /接收信号的相位延迟 （phase delay ）,可以控制合成波阵面的曲率、指向、孔径等，达到波束聚焦、偏转、波束 形成等多种相控效果，形成清晰的成像。可以说，相位延时（又称相控延时）是相控阵技术 的核心，是多种相控效果的基础。 相位延时的精度和分辨率对波束特性的影响很大。 就波束的旁瓣声压而言， 文献研究表 明，延时量化误差产生离散的误差旁瓣，从而降低图像的动态范围。其均方根（ ,r . / \ 诙爲 式中， 一-—— N-----阵元数目； 尸--中心频率所对应一个周期与最小量化延时之比。 图3-2示出了延时量化误差引起的旁瓣随 N 、□变化的关系曲线。早期的超声成像设备 如医用B 超中，由LC 网络组成多抽头延迟线直接对模拟信号进行延迟， 用电子开关来分段 切换以获得不同的延迟量。这种延迟方式有两大缺点：①延迟量不能精细可调，只能实现分 段聚焦，当聚焦点很多时需要庞大的 LC 网络和电子开关矩阵；②由于是模拟延迟方式，电 气参数难以未定，延时量会发生温漂、时漂、波形容易被噪声干扰。 RMS ）延 （式 3-1）

无损检测新技术-超声波相控阵检测技术简介

无损检测新技术-超声波相控阵检测技术简介 夏纪真 无损检测资讯网 https://www.wendangku.net/doc/2819073574.html, 广州市番禺区南村镇恒生花园14梯701 邮编：511442 摘要：本文简单介绍了超声波相控阵检测技术的基本原理、应用与局限性 关键词：无损检测超声检测相控阵 1 超声波相控阵检测技术的基本原理 超声波相控阵检测技术是一种新型的特殊超声波检测技术，类似相控阵雷达、声纳和其他波动物理学应用，依据惠更斯（Huyghens-Fresnel）原理：波动场的任何一个波阵面等同于一个次级波源；次级波场可以通过该波阵面上各点产生的球面子波叠加干涉计算得到。 并显示保真的（或几何校正的）回波图像，所生成材料内部结构的图像类似于医用超声波图像。 常规的超声波检测技术通常采用一个压电晶片来产生超声波，一个压电晶片只能产生一个固定的声束，其波束的传递是预先设计选定的，并且不能变更。 超声波相控阵检测技术的关键是采用了全新的发生与接收超声波的方法，采用许多精密复杂的、极小尺寸的、相互独立的压电晶片阵列（例如36、64甚至多达128个晶片组装在一个探头壳体内）来产生和接收超声波束，通过功能强大的软件和电子方法控制压电晶片阵列各个激发高频脉冲的相位和时序，使其在被检测材料中产生相互干涉叠加产生可控制形状的超声场，从而得到预先希望的波阵面、波束入射角度和焦点位置。因此，超声波相控阵检测技术实质上是利用相位可控的换能器阵列来实现的。超声波相控阵激发的超声波进入材料后，仍然遵循超声波在材料中的传播规律。因此，对于常规超声波检测应用的频率、聚焦的焦点尺寸、聚焦长度、入射角、回波幅度与定位等等，超声波相控阵也是同样应用的。 超声波相控阵探头的每个压电晶片都可以独立接受信号控制（脉冲和时间变化），通过软件控制，在不同的时间内相继激发阵列探头中的各个单元，由于激发顺序不同，各个晶片激发的波有先后，这些波的叠加形成新的波前，因此可以将超声波的波前聚焦并控制到一个特定的方向，可以以不同角度辐射超声波束，可以实现同一个探头在不同深度聚焦（电子动态聚焦）。此外，从电子技术上为阵列确定相位顺序和相继激发的速度可以使固定在一个位置上的探头发出的超声波束在被检工件中动态地“扫描”或“扫调”通过一个选定的波束角范围或者一个检测的区域，而不需要对探头进行人工操作。相控阵探头的关键特性包括：电子焦距长度调整、电子线性扫描和电子波束控制/偏角。 图1示出了超声波相控阵换能器实现电子聚焦和波束偏转的原理示意图。 图1超声波相控阵换能器实现电子聚焦和波束偏转的原理示意图超声波相控阵换能器的晶片不同组合构成不同的相控阵列，目前主要有三种阵列类型：线形阵列（晶片成间隔状直线形分布在探头中）、面形（二维矩阵）阵列和圆（环）形阵列，

小径管对接焊接接头的相控阵超声检测

小径管对接焊接接头的相控阵超声检测 摘要：对小径管对接焊接接头中的裂缝、密集气孔、未焊透等缺陷进行相控阵超声波检测和射线检测，通过将两者的检测结果进行分析和比较，对两者的检测效果进行评价。本文主要是对相控阵超声波检测手段的优势和其在小管径检测中的应用进行了一定的分析，旨在推动相控阵超声波检测技术的广泛应用。 关键词：小径管对接焊接；接头；相控阵超声检测 引言 相控阵超声检测可以获取实时的检测结果，能够对工件的缺陷进行多种方式的扫描，是一种可以记录的无损检测方式。相控阵超声检测的主要优势就是声束角度和聚焦深度精确可控，声束可达性强，检测精度高，缺陷显示直观，检测速度快，是具有较高可靠性的检测技术，在工业领域有着颇为广泛的应用。笔者对小径管对接焊接接头中的缺陷进行了相控阵超声波检测，并且与射线检测结果进行了一定的比较分析。 一、相控阵超声检测技术 （一）相控阵超声检测技术的原理 相控阵超声检测方法主要是通过对换能器阵列中的单个阵元进行分别控制，以特定的时序法则进行激发和接收，进而实现声束在工件中的偏转和聚焦。采用自聚焦传感器能进一步增强聚焦能力和分辨力，有效的改善了小径管中波型畸变和杂波干扰的情况。 （二）试样管的焊制 小径管的试样管采用的是与广东省某电厂机组锅炉受热面管同规格同材质的管件，其中对接接头存在着一定的裂纹、未熔合、密集气孔有缺陷等问题，具体的示意图可以如下图1所示，焊接的方法主要是钨极氩弧焊。 图1 焊接接头简图 （三）相控阵检测系统 1、相控阵检测仪器 本次研究主要采用的仪器是phascan 32/128相控阵检测仪，Cobra16阵元自聚焦传感器，一次性激发16阵元。 2、相控阵检测探头和楔块 对于相控阵超声探头来说，它主要是阵列探头，在进行现场检测的时候要根据小径管的尺寸来对探头和楔块的型号和大小进行选择。一般来说，探头在进行使用的过程中，因为小径管的曲率过大，要将其和探头之间的耦合损失降低，就需要使用能够与小径管进行紧密切合的楔块，选择曲率相近的曲面。 （四）声束覆盖范围设置 在对小径管焊缝进行相控阵超声扇形扫查的时候，要对探头前沿到焊缝中心线的距离进行正确的选择，要保证在进行扇形扫查的时候大角度声束能够对焊缝的下面部分进行覆盖，小角度声束可以覆盖到焊缝的上面部分，进而达到对焊接接头的全面检测，避免出现遗漏。在对小径管对接接头进行检测的时候，还可以通过使用专业的软件来对声束覆盖范围进行模拟，然后对的不同角度的波束覆盖情况的进行模拟现实，通过这样的模拟结果可以找到适当的探头前沿距离和波束角度范围等等。 （五）相控阵检测校准设置

超声相控阵相关知识

相控阵的概念起源于雷达天线电磁波技术，超声相控阵最早仅用于医疗领 域。近年来，随着微电子、计算机等新技术的快速发展，超声相控阵逐渐被应用 于工业无损检测领域。 超声相控阵通过各阵元发出声束的有序叠加可以灵活地生成偏转及聚焦声 束，不需更换探头即可完成对关心区域的高分辨率检测，且其特有的线性扫查、 扇形扫查、动态聚焦等工作方式可在不移动或少移动探头的情况下对零件进行高效率检测。因此，较传统的单晶片超声检测，超声相控阵的声束更灵活、检测速度更快、分辨率更高、更适用于形状复杂的零部件检测。 超声相控阵探头是将若干个独立的压电晶片按照一定的排列组合成一个阵 列，通过控制压电晶片的激励顺序及延时，来实现声束的偏转以及聚焦。 超声相控阵是基于Huygens-Fresnel原理，由各个阵元发出的超声波经过干涉形成预期的声束。以同一频率的脉冲激发各个阵元，并对各个阵元的激发时间施加一定的延迟，于是各阵元的发射声波产生了相位差，从而影响干涉结果，即可以形成偏转及聚焦声束。各阵元的激发延时一般被称为聚焦法则或延时法则。

&恤I hit IJI Itic fuiniiiiion of beam 聚焦点 崖焦百虫形處示豈 (b*i l he torm&twri of tu^using buMi 图2超声相控阵偏转疑聚焦声束的形成 与传统单晶片换能器的超声检测不同，超声相控阵不同的阵元组合与不同的聚焦法则相结合，形成了3种特有的工作方式，即线性扫查，扇形扫查和动态聚焦。 线性扫查 线性扫查，又称为电子扫查，具体步骤为: 1）假设相控阵阵元总数为N，令其中相邻的n（ 1v* N）个阵元为一组，对每一组阵元施加相同的聚焦法则 2）以设定的聚焦法则激发第一组阵元； 3）沿阵列长度方向向前移动一个步进值（一般为一个阵元晶片），以同样的 聚 焦法则激发第2组阵元。以此类推，直至最后一个阵元。一般将上述的一组阵元称 为一个序列。这样扫查完成后会得到N-n+1个序列回波信号，在不移动探头 的情况下就可以检测到较大区域。线性扫查的示意图如图3（ a）所示

相控阵超声新技术在电站设备无损检测中的实践思路探索(正式版)

文件编号：TP-AR-L2243 In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives. （示范文本） 编订：_______________ 审核：_______________ 单位：_______________ 相控阵超声新技术在电站设备无损检测中的实践思路探索(正式版)

相控阵超声新技术在电站设备无损 检测中的实践思路探索(正式版) 使用注意：该安全管理资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。 超声相控阵检测技术20世纪60年代就已经出 现，被应用于医疗领域。但是由于固体中波动传播复 杂性、系统复杂性和成本费用高等因素存在，限制了 超声相控阵检测技术在无损检测中的运用。而电子技 术和计算机技术以及压电复合材料等高新技术被广泛 综合应用，促进了超声相控阵技术发展，并且渐渐应 用到工业无损检测中。 现代技术飞速发展，带动了很多高新技术在超声 相控阵技术中被综合应用，从而降低了相控阵系统复 杂性与制作费用[1]

。而且相控阵技术具有比传统超声波检测更加明显的优势，使得超声相控阵检测技术被广泛应用于工业无损检测领域，并且日渐得到人们重视，迎来了很大的发展空间。 超声相控阵检测技术 超声相控阵检测技术建立在惠更斯原理上，其探头由许多个晶片组成。要应用时，则需要按照相关规则以及时序激活探头中一组或全部晶片，其中相控阵仪器的控制能力与检测需要决定着晶片激活数量。晶片被激活后，发出的超声波即为次波。每一个晶片的次波会彼此干涉，形成新波阵面并传播开来，从而形成超声波束检测工件。 无损检测技术 无损检测就是在不损坏被检测设备的基础上，根据物理特性将被检对象的内外部缺陷的位置、形状、

超声相控阵检测教材-填充焊缝操作说明

ISONIC相控阵设备操作指南填充焊缝检测软件功能 Israel（以色列）- Sonotron NDT 北京邹展麓城科技有限公司

一、进入检测界面 1、根据所使用的仪器进入相控阵检测模式，在相控阵界面下点击，见图1所示。 图1 2、点击进入选项模式，见图2所示。 图2 3、点击进入填充焊缝检测模式。见图3所示。 图3

二、A超参数设置、DAC曲线制作、角度增益补偿曲线及耦合监控设置方法参见“焊缝 高级检测”软件功能操作说明书进行设置。

三、焊缝几何形状设置 1、在扫查设置界面，点击几何尺寸设置栏的，进入焊缝几何参数设置界面。见图4所示。 图4 2、进入到焊缝几何参数设置界面后，输入焊缝的几何参数。选择扫查面，输入角度、法兰厚度、梁 腹厚度及焊接位置尺寸。见图5、图6所示。 本次示例所检测的焊缝几何参数如图5、图6所示。 图5 图6

四、扇形扫查范围及探头位置设置 1、点击焊缝几何形状设置界面的，返回至扫查设置界面，进行检测扇形扫查范围设置。 2、在扫查参数栏通过调节检测所需的最小角度、最大角度及角度步进。角度步进有0.2°、 0.5°、1°、2°和5°工五种选项。检测所需的最大最小角度的选择主要依据能否全部覆盖或者最大 程度覆盖检测焊缝区域的宗旨来进行调节，在满足覆盖要求的前提下，一次波声束与二次波声束的重叠部分尽可能的少。角度步进越小声束覆盖焊缝区域越密集，但同时检测数据量越大，采集速度及保存速度越慢（建议在检测中选择0.5°的角度步进足以满足检测要求）。 3、在焊缝参数设置界面，通过调节。通过探头位置的调节，可以在示意图中看 出已设定的扇形扫查范围是否满足声束覆盖要求，从而找到适合的探头位置。在探头位置满足声束覆盖范围时，探头位置越小越好，以减少声波的衰减。 注： 探头位置代表探头距焊缝根部的的距离。 本次示例选择的扇形扫查范围为40°～76°，扫查步进为0.2°，选择在梁腹右侧检测，探头位置为0mm。 见图5，图7所示。 图7

全自动相控阵超声检测技术dzlt_4

全自动相控阵超声检测技术 及在环焊缝检测中的应用 江苏徐州东方工程检测公司曹健 摘要：全自动相控阵超声检测系统是在断裂力学(ECA)的基础上，采用区域划分法,将焊缝分成垂直方向上的若干个区，再由电子系统控制相控阵探头对其进行分区扫查。检测结果以双门带状图的形式显示，在辅以TOFD(衍射时差法)和Ｂ扫描功能，对焊缝进行分析、判断。全自动相控阵超声仪在国外已被广泛应用于管道环焊缝的检测。 主题词：全自动超声波区域划分法相控阵带状显示TOFD 全自动超声波在国外已被大量应用于长输管线的环焊缝检测,且越来越成为一种趋势。与传统手动超声检测和射线检测相比，其在检测速度、缺陷定量准确性、减少环境污染、降低作业强度等方面有着明显的优越。加拿大R/D Tech公司生产的Pipe WIZARD相控阵超声检测系统是专用于长输管线环焊缝的检测设备。该系统由数据采集单元、脉冲发生单元、电机驱动单元、相控阵探头、工业计算机、显示器等组成。系统在Windows NT界面下运行Pipe WIZARD操作软件，完成对焊缝的线性扫查、实时显示、结果评判。对其基本原理，笔者根据自己在实际工作中的体会和经验在此作一简单介绍。 本文使用的焊缝参数如下。坡口形式CRC；壁厚Ｔ＝16.4mm；焊接方法：全自动焊接。 一、基本原理 1．区域划分法 采用全自动超声检测的关键是“区域划分法”。根据壁厚、坡口形式、填充次数将焊缝分成几个垂直的区。每个分区的高度一般为1－3mm，每个区都由一组独立的晶片进行扫查（这种分区的扫查被称为Ａ扫）。检测主声束的角度按照主要缺陷的方向来设定（在自动焊中主要是未熔合，即将波束尽量垂直于熔合线）。Ａ扫采用聚焦声束进行扫查，焦点尺寸一般为2mm或更小。它们可以有效的检测各自的区域，而且临近区域反射体上的重叠最小。每个分区以焊缝中心线为界，分为上游、下游两个通道，其检测结果在带状图上以相对应的通道显示出。图1.1为CRC坡口、壁厚为14.6mm焊缝的区域划分图。从根部依次为：根焊区、钝边区（LCP）、热焊1区、热焊2区、热焊3区、填充1区、填区2区、填充3区。

1-第一章 超声相控阵技术基本概念

第一章超声相控阵技术的基本概念 本章描述超声波原理、相控阵延时（或聚焦定律）概念，并介绍R/D公司研制的相控阵仪器设备。 1.1 原理 超声波是由电压激励压电晶片探头在弹性介质（试件）中产生的机械振动。典型的超声频率范围为0.1MHz～50MHz。大多数工业应用要求使用0.5MHz～15MHz的超声频率。 常规超声检测多用声束扩散的单晶探头，超声场以单一折射角沿声束轴线传播。其声束扩散是唯一的“附加”角度，这对检测有方向性的小裂纹可能有利。 假设将整个压电晶片分割成许多相同的小晶片，令小晶片宽度e远小于其长度W。每个小晶片均可视为辐射柱面波的线状波源，这些线状波源的波阵面会产生波的干涉，形成整体波阵面。 这些小波阵面可被延时并与相位和振幅同步，由此产生可调向的超声聚焦波束。 超声相控阵技术的主要特点是多晶片探头中各晶片的激励（振幅和延时）均由计算机控制。压电复合晶片受激励后能产生超声聚焦波束，声束参数如角度、焦距和焦点尺寸等均可通过软件调整。扫描声束是聚焦的,能以镜面反射方式检出不同方位的裂纹。这些裂纹可能随机分布在远离声束轴线的位置上。用普通单晶探头，因移动范围和声束角度有限，对方向不利的裂纹或远离声束轴线位置的裂纹，漏检率很高（见图1）。 图﹡ ﹡常规

图1-2 脉冲发生和回波接收时的声束形成和时间延迟（同相位、同振幅） 图1-3 超声波垂直（a ）和倾斜（b ）入射时声束聚焦原理 发射 接收 超声波探伤仪 超声波探伤仪 触发 相控阵控制器 相控阵控制器 脉冲激励 阵列探头 缺陷 缺陷 入射波阵面 反射波阵面 回波信号 Σ 接收延时 延时 [ns] 延时 [ns] 转角 产生的波阵面 产生的波阵面 阵列探头 阵列探头

超声相控阵技术的发展及应用

超声相控阵技术的发展及应用 钟志民,梅德松 (核工业无损检测中心,上海200233) 摘要:扼要介绍超声相控阵技术的发展历史、原理及特点。着重介绍其最新研究动态及其在核工业无损检测与评价中的典型应用。指出将相控阵技术同其它诸如纵波一发一收(TRL) 、声时衍射(TOFD) 技术、数字信号处理(DSP) 及成像等技术结合起来,将有助于充分发挥其特点,提高其检测能力,促进无损检测与评价的发展及应用。 关键词: 超声检验; 相控阵技术; 换能器; 核电站 中图分类号:TG115. 28 + 5 文献标识码:A 文章编号:100026656 (2002) 022******* DEVELOPMENT AND APPLICATION OF ULTRASONIC PHASED ARRAY TECHNIQUE ZHONG Zhimin , MEI Desong (Nuclear Non2Destructive Testing Center , Shanghai 200233 , China) Abstract : The development history , theory and characterization of ultrasonic phased array technique , especially the state2of2the2arts and applications of the technique in nuclear industry nondestructive testing and evaluation (NDT & E) are https://www.wendangku.net/doc/2819073574.html,bining phased array technique with TRL ( the transmitter2receiver technique for longitudinal waves) , TOFD ( time of flightdiffraction) , DSP(digital signal processing) and imaging technique will improve detectability and promote NDT&E developmentand application. Keywords :Ultrasonic testing ; Phased array technique ; Transducer ; Nuclear power station 超声相控阵技术已有近20 多年的发展历史。初期主要应用于医疗领域,医学超声成像中用相控阵换能器快速移动声束对被检器官成像[1 ];利用其可控聚焦特性局部升温热疗治癌,使目标组织升温并减少非目标组织的功率吸收[2 ]。最初,系统的复杂性、固体中波动传播的复杂性及成本费用高等原因使其在工业无损检测中的应用受限。然而随着电子技术和计算机技术的快速发展,超声相控阵技术逐渐应用于工业无损检测,特别是在核工业及航空工业等领域。如核电站主泵隔热板的检测[3 ];核废料罐电子束环焊缝的全自动检测[4 ]及薄铝板摩擦焊焊缝热疲劳裂纹的检测[5 ]。近几年,超声相控阵技术发展尤为迅速,在第15 届世界无损检测会议中,关于超声相控阵技术的文献有17 篇之多。在相控阵系统设计、系统仿真、生产与测试和应用等方面已取得一系列进展,如采用新的复合材料压电换能器改善电声性能[6 ];奥氏体焊缝、混凝土和复合材料等的超声相控阵检测[7-9 ] ;R/ D TECH ,SIEMENS 及IMA2SONIC 等公司已生产超声相控阵检测系统及相控阵换能器。而动态聚焦相控阵系统[10 ] ,二维阵列、自适应聚焦相控阵系统[11 ] ,表面波及板波相控阵换能器[12 ]和基于相控阵的数字成像系统等的研制、开发、应用及完善已成为研究重点。其中,自适应聚焦相控阵技术尤为突出,它利用接收到的缺陷回波信息调整下一次激发规则,实现声束的优化控制,提高缺陷(如厚大钛锭中的小缺陷或埋藏较深的大缺陷)的检出率。目前,国内在超声相控阵技术上的研究应用尚处于起步阶段,主要集中于医疗领域。 1 原理及特点 超声相控阵换能器的设计基于惠更斯原理。换能器由多个相互独立的压电晶片组成阵列,每个晶片称为一个单元,按一定的规则和时序用电子系统控制激发各个单元,使阵列中各单元发射的超声波叠加形成一个新的波阵面。同样,在反射波的接收过程中,按一定规则和时序控制接收单元的接收并进行信号合成,再将合成结果以适当形式显示[13 ]。 由其原理可知,相控阵换能器最显著的特点是可以灵活、便捷而有效地控制声束形状和声压分布。其声束角度、焦柱位置、焦点尺寸及位置在一定范围内连续、动态可调;而且探头内可快速平移

基于超声波相控阵无损检测技术在小口径无缝钢管上的应用研究

基于超声波相控阵无损检测技术在小口径无缝钢管上的应 用研究 摘 要：本文介绍了超声波相控阵技术原理，分析该 技术的独特优势对小口径无缝钢管的检测更具针对性，可以 明显提高缺陷检出率与检测速度。重点研究 89 机组在线 2# 线美国GE 公司生产的ROWA240-6WT PAT 型相控阵超声波钢 管自动分层测厚系统在小口径无缝钢管检测上的应用。 关键词： 超声波相控阵； 分层；测厚；小口径无缝钢管； 探伤 0. 概述 超声波相控阵检测技术的应用始于 20 世纪 60 年代，目 前已广泛应用于医学超声成像领域。由于该系统复杂且制作 成本高，因而在工业无损检测方面的应用受到限制。 近年来， 超声相控阵技术以其灵活的声束偏转及聚焦性能越来越引 起人们的重视。由于压电复合材料、纳秒级脉冲信号控制、 数据处理分析、软件技术及计算机模拟等多种高新技术在超 声相控阵成像领域中的综合应用，使得超声波相控阵技术得 到快速发展，逐渐应用于工业无损检测。 1. ROWA240-6WT PAT 型GE 相控阵超声波钢管自动分层 中图分类 口 号： TB559 文献标识码： A

测厚设备简介 89机组在线2#线管体超声分层测厚设备是美国 GE 公司 生产的ROWA240-6WT PAT 型相控阵超声波钢管自动分层测 厚系统。本套设备包含测厚分层检测主机、主机进 /出平台、 中心线导向装置、 6 组相控阵探头、前端电子、后端电子、 供水系统、导套及橡胶密封、控制系统等。 1.1 探头布置及主要参数 1.1.1 探头布置 该系统共有 6 个相控阵探头阵列，成环状布置，分为 2 列， 2 列的探头交错布置。探头阵列其布置如图 1 所示。 1.1.2 探头阵列主要参数 晶片组成，每个晶片尺寸为1.15 X 12.5mm 。每个虚拟探头最 多由 16个晶片组成， 每个虚拟探头的最大重复频率为 1.2 检测能力 检测外径： 32mm ?115mm 壁厚范围： 3mm ?16mm 壁厚静态测量精度：± 0.03mm 壁厚动态测量精度：± 0.05mm 壁厚减薄： 25mm （L ）X 25mm （W ）X 12.5%WT （D ） 夹层缺陷：①6.3mm 平底孔，当壁厚大于等于 6mm 时， 夹层缺陷深度介于1/4?1/2壁厚深度，夹层最小深度为2mm 。 探头阵列含 6 组相控阵探头，每个相控阵探头由 126 个 20kHz 。

超声波相控阵技术在无损检测中的应用

超声波相控阵技术在无损检测中的应用 早在1959 年，Tom Brown和Hughes在Kelvin注册了一项超声波环形动态聚焦探头的专利技术，后来这项技术称为相控阵。 在上世纪60年代，关于超声波相控阵的研究主要局限于实验室；60年代末70年代初期，医学研究者已将相控阵技术成功运用到人体超声成像方面。然而超声相控阵技术在工业方面的应用发展缓慢，主要是因为相控阵系统复杂而当时的计算机能力弱，缺乏对多晶片探头进行快速激发以及无法对扫查产生的大量数据文件进行处理的能力；另一个原因就是仪器费用高昂，很少有公司愿意在这方面花费巨额费用。 随着计算机技术的快速发展，相控阵系统的复杂性和费用都大为降低。且相控阵技术相对于普通超声波检测有着明显的优势，令相控阵超声检测技术在工业领域逐渐兴起。已在多种材料的检测上进行了应用并取得了较满意的检测结果。 1 原理简介 相控阵超声波检测技术基于惠更斯原理，所用探头由多个晶片组成，应用时按照一定的规则和时序对探头中的一组或者全部晶片进行激活（晶片的激活数量取决于相控阵仪器控制能力和检测需要）,每个激活晶片发出的超声波为次波，次波相互干涉，形成所需的新的波阵面传播开去成为超声波束对工件进行检测。 对于相控阵检测仪器而言，基本上由两部分组成，一部分是普通的超声波检测部分，一部分是相控阵部分，其中普通的超声部分负

责发出压电脉冲信号，并对相控阵返回的信号进行显示处理；相控阵部分将压电脉冲信号根据预置规则进行不同的延时施加到要被激活的晶片上，从而产生出不同的波束，见图1。 对晶片进行激活时所遵循的规则（即进行何种方式的延时的触发）称之为聚焦法则（focal law），不同的延时能发射出不同的超声波束，使超声波束具有相应的波形。并且聚焦在不同的深度（根据干涉原理仅能在近场区范围内聚焦），线性扫查无需聚焦。在一次扫查过程中，可以设置多组聚焦法则，也就是说可以设置多组波束进行扫查，提高扫查效率和保证扫查部位。这也是相控阵的一个显著优点。 比较明显的优势是检测数据完整，可通过对原生数据进行成像来分析工件内部缺陷，定位定量准确，定性方面降低了对人员经验的依赖性，降低了人为因素的误差。另一方面相控阵利用时分复用技术

超声相控阵技术在工业上的应用

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/2819073574.html, 超声相控阵技术在工业上的应用 作者：刘晓睿刘斯以吴斌斌 来源：《硅谷》2012年第17期 摘要: 超声相控阵技术最早应用在医疗领域,从上个世纪80年代起,超声相控阵技术开始应用到核电领域。20多年以来,超声相控阵技术在工业上的应用范围越来越广泛,在电力、航空、航天、石化等行业都能够看到它的身影。相信随着相控阵设备价格的不断下降、人员培训规模的日益扩大以及相关标准的逐步建立与完善,工业相控阵技术的应用会越来越普及。 关键词: 超声相控阵;工业应用;线性扫查;扇形扫查 1 超声相控阵技术简介 普通超声探头通常由一个晶片来产生超声波,其声束的传播角度是唯一的,在实际检测中,为了防止漏检,通常需要进行不同角度的扫查。相控阵探头是由许多独立的晶片构成的,每个晶片都能被单独激发。这些探头由特殊的装置驱动,能够在每个通道独立的、同步的发射和接收信号。超声相控阵的一个重要特性就是可以通过软件来改变超声波束的特性。根据系统软件设置,每个晶片都能通过不同的时间延时来激活,并发射和接收超声信号。另外扫查角度范围、聚焦 深度和焦点尺寸等也都能通过软件控制。因而在一定程度上克服了常规超声由于声束的方向性造成的在缺陷检出和定量上的限制。 超声相控阵的两个重要特性是偏转和聚焦,这些特性在理论上的实现都是基于波的叠加和 干涉以及惠更斯原理。相控阵探头根据晶片的排布可以分成环阵、一维线阵、扇形环阵、二维矩阵、曲率线阵等。超声相控阵技术在扫查方式上主要分为线性扫查、扇形扫查、动态深度聚焦等,在显示方式上分为A显示、B显示、C显示、D显示、S显示等。 上世纪80年代,出现了工业用相控阵系统,这种系统非常的大,需要把数据传入电脑来进行 数据处理和图像展示,至少需要两个人来操作。这类设备大部分都是用在在役电站的检查中,特别是核电领域。上世纪90年代以来,随着电子和软件技术的发展,依靠低功率的电子元件、低能耗的结构,结合微处理器技术,使得电池驱动的相控阵设备的产生成为可能。1997年,RD/TECH 公司发布了便携式的相控阵设备Tomoscan FOCUS,它使得相控阵信号产生、数据处理、显示和分析都能在一台仪器上完成,从此相控阵技术的应用领域更加广阔。下面将介绍一些国外相控 阵应用的实例。 2 电力 Figure 1 Example of blade root inspection 超声相控阵技术可以检测电站汽轮机叶根的应力腐蚀裂纹。汽轮机的几何形状比较复杂, 被检工件的接触面有限,在检测时需要保证缺陷漏检率越小越好,利用超声相控阵技术可以根据

TOFD与超声波相控阵检测技术特点比较

TOFD与超声波相控阵检测技术特点比较TOFD方法具有超声成像技术，它通过采用一发一收探头布置，然后要求相应的探头入射点间距离，在平板对接焊缝、环焊缝方面具有很大的优势，下面是小编搜集的一篇探究TOFD与超声波相控阵检测技术特点的论文范文，欢迎阅读查看。目前我国无损检领域应用最广泛的是TOFD技术，业界人士已经普遍认可了TOFD技术，这项技术在我国的工业领域已经有了数不胜数的成功案例。21世纪初，我国引入了Isonic系列便携式超声波成像检测系统(以色列的IsonotronNDT公司出品)，经由一系列的实际的对比以及验证加之不断改进和创新了的扫查器系统，TOFD技术被更多的应用到各工业现场检测中。TOFD方法具有超声成像技术，它通过采用一发一收探头布置，然后要求相应的探头入射点间距离，在平板对接焊缝、环焊缝及直径大于500mm的纵缝中厚板检测方面具有很大的优势，但是该技术也存在一些弊端，比如对于复杂几何形状的结构件、焊缝检测盲区等束手无策。到目前为止超声相控阵技术已经在我国发展了20年，在早期主要应用在医疗领域，利用该技术可以在实际的医学超声成像中对被检器官进行成像，有益于医学的不断发展和进步，但是由于很多客观因素的限制，比如系统的复杂性、固体中波动传播的复杂性及成本费用高等，使得该技术的应用面受限。在这种情况下，在超声相控阵成像领域应用压电复合材料、数据处理分析等高新技术是大势所趋，未来超声相控阵检测技术一定会得到更加广泛的应用。超声相控阵是采用多晶片控制声束聚焦技术，探头可以在同一位置实现很大声

束及角度范围内的电子扫查，适用于复杂几何形状结构件的检测。 下面对TOFD和相控阵的检测技术做简要对比。 1、TOFD的技术特点 1.1 TOFD的优点 TOFD技术不仅具有很强的缺陷检出能力，还具有很高的缺陷定量精度，除此之外还具有很高的时效性和安全性，可永久保存其检测数据。 ①效率高：该技术只需要做线性扫查就可以对焊缝完成扫查，很大程度上扩大了单组探头检测对焊缝的覆盖范围大，远远超过了传统的检测方法。 ②灵敏度高：由于该技术的衍射波信号具有很高的灵敏度，很大程度上保证了检出率。 ③精度高：利用衍射时差计算方法，缺陷的高度可以得到精确的计算。 ④影响小：该技术不会因焊缝结构或缺陷的方向性就左右最后的检测结果，其检测结果具有很高的稳定性，几乎不受其他因素的影响。 ⑤漏检少：衍射波具有高灵敏度，通过图像记录完整检测数据，重复性好。 ⑥数据全：检测结果的时效性很强，并且相关数据和资料会以存盘、打印出来等形式永久的保留下来，以便随时进行分析处理。 ⑦更安全：采用该技术不会对相关人员造成人身伤害。