1. 相控陣超聲探頭
傳統(tǒng)A型脈沖反射法超聲探頭的壓電晶片通常是一個整體，為圓形或矩形，晶片尺寸為6-25mm。而相控陣探頭的壓電晶片有所不同，它是由多個相互獨立的小晶片組成的陣列，每個小晶片稱為一個陣元，每一個陣元都有獨立接收和激發(fā)電路，且彼此聲絕緣。比如一個32晶片的相控陣探頭是由32個單獨陣元組成陣列（相當于32個常規(guī)探頭）。
為適應(yīng)不同的應(yīng)用需求，相控陣超聲探頭可以將若干個獨立的陣元按照一定的排列方式組合成若干種陣列。所有陣列排列方式都可以通過控制陣元的激勵順序和延時，實現(xiàn)聲束的偏轉(zhuǎn)或聚焦，以獲得靈活的聲束滿足不同的檢測需求，并且可以在不移動探頭的情況下檢測較大區(qū)域。
其中，一維線陣由于制造工藝相對簡單，應(yīng)用最為廣泛；二維矩陣受加工工藝、電路復雜度和制作成本等限制，主要用于特殊材料檢測；一維曲面陣列適用于管道內(nèi)外壁檢測；圓環(huán)陣列不能控制聲束偏轉(zhuǎn)（可聚焦）；扇形陣多用于棒材和螺栓坯件等檢測；雙線陣和雙1.5維陣通常用于近表面缺陷和粗晶材料檢測。
此外，針對特殊的檢測對象和環(huán)境，還有一些特殊用途的相控陣探頭，比如適用于小徑管焊接接頭的自聚焦線陣探頭，用于狹小空間區(qū)域檢測的小尺寸換能器，以及適用于不規(guī)則表面零件檢測的柔性換能器等。
2. 相控陣超聲聲束形成
相控陣超聲是基于惠更斯-菲涅耳原理，各個陣元發(fā)出的超聲波經(jīng)過干涉合成預期的聲束。儀器激發(fā)電路會對各陣元的激發(fā)時間施加一定延遲，各列陣元發(fā)出的超聲波，會在空間某處形成干涉。通過精確設(shè)定各陣元的激發(fā)延時（通常稱為聚焦法則或延時法則），可以實現(xiàn)聲束的偏轉(zhuǎn)、聚焦等現(xiàn)象。
我們以應(yīng)用最廣泛的一維線陣為例，來簡單介紹一下相控陣超聲聲束的形成及特點。
聲束偏轉(zhuǎn)：按照固定延時依次激發(fā)各陣元，得到傾斜的聲束；調(diào)整延時間隔時間，能得到不同傾斜角的聲束。
.png)
聲束聚焦：先激發(fā)兩端的陣元，再逐步激發(fā)中間的陣元，得到聚焦聲束；調(diào)整延時間隔時間，能得到不同焦點的聲束。
不同的陣元組合與不同的延遲法則相結(jié)合，形成了3種特有的工作方式（稱為：電子掃描方式），即：線性掃描、扇形掃描、動態(tài)聚焦。
線性掃描：
1、N為陣元總數(shù)，其中相鄰的n個陣元為一組（稱為一個序列，n＜N），對每一組序列施加相同的聚焦法則；
2、以設(shè)定的聚焦法則激發(fā)第一組序列；
3、沿陣列長度方向向前移動一個步進值(一般為一個陣元晶片)，以同樣的聚焦法則激發(fā)第2組序列；以此類推，直至最后一組序列。
扇形掃描：
選擇一組陣元，對這組陣元依次實施不同的聚焦法則，每次改變聲束的偏轉(zhuǎn)角度，從而形成一個扇形的掃查區(qū)域。與線性掃描不同，扇形掃描陣元不變，而聚焦法則隨時改變。
動態(tài)聚焦：
在聲軸的不同深度進行聚焦，即通過動態(tài)控制晶片的聚焦法則，實現(xiàn)聲軸上不同深度點的動態(tài)聚焦。
3. 相控陣超聲成像
傳統(tǒng)的A型脈沖反射法超聲檢測，是將超聲回波信號的幅度與傳播時間以直角坐標的形式展示，其中橫坐標表示聲波的傳播時間，縱坐標表示信號幅度，即A型顯示。相控陣超聲不僅能實現(xiàn) A 型顯示，還能實現(xiàn)超聲成像。超聲成像方法是基于 A 型顯示形成的工件不同截面的圖像顯示。按成像所反映的工件不同截面，可分為 B、C、D、S 型顯示。
S型顯示
S型顯示作為相控陣超聲成像中最基本的顯示形式，我們簡單介紹一下它的成像機制。
S 型顯示是相控陣超聲成像的基礎(chǔ)顯示形式，我們來簡單了解一下它的成像原理。
S 型顯示的每條角度線都對應(yīng)著一幅 A 掃波形圖，就像上圖頂部的紅色角度線，它對應(yīng)的是聲束偏轉(zhuǎn)角度為 69°的 A 掃波形圖。我們知道 A 掃波形圖是二維的，橫軸表示時間（距離），縱軸表示波幅。而 S 型顯示中的每條角度線是一維的，因此我們在 S 型顯示中用不同顏色來表示 A 掃的波幅信息。也就是說，角度線代表時間（距離），顏色則代表不同的波幅。
B型、D型、C型顯示
基于S型顯示，再結(jié)合探頭的移動掃查，通過儀器將各截面投影并進行體積修正，可以得到B型、D型、C型顯示。
4. 相控陣超聲檢測的優(yōu)點和局限性
與傳統(tǒng)A型脈沖反射法超聲檢測技術(shù)相比，相控陣超聲檢測技術(shù)的優(yōu)點：
1、聲束精確可控，靈活性強，尤其適用于復雜結(jié)構(gòu)工件的檢測。
2、缺陷以圖像方式顯示，直觀和可記錄，重復性好。
3、可獲得更好的檢測靈敏度、分辨率和信噪比。
4、相控陣超聲檢測速度更快。
5、相控陣超聲檢測對現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集操作人員的要求降低。
相對射線檢測，相控陣超聲檢測技術(shù)具有如下特點：
1、相控陣超聲檢測對面積型缺陷檢出率高。
2、相比射線檢測，它能更精確測缺陷深度和高度。
3、相控陣超聲檢測無輻射，可與附近區(qū)域同時工作，保障工程進度。
相控陣超聲檢測技術(shù)的局限性：
1、相控陣設(shè)備器材價格較高，但會隨技術(shù)發(fā)展降低。
2、檢測人員理論知識要求高，還需了解更多領(lǐng)域知識。
3、工件表面光滑度和溫度會影響檢測數(shù)據(jù)質(zhì)量。
4、相控陣超聲檢測對工藝紀律要求高。
