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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