超声检测

12 · 相控阵：延时、偏转、聚焦与 S 扫描

理解阵元相干叠加如何形成波束，以及阵元间距、孔径、焦深和栅瓣对结果的影响。

进阶5 分钟 · 含演算修订于 2026-10-28编辑责任：材相 Lab 编辑组

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先记住这三点

阵列中多个阵元按不同延时发射，各自波在目标方向或焦点相干叠加。均匀介质线阵的简单偏转延时差量级为 Δτ=p sinθ/c，p 为阵元间距；正负号取决于编号方向。实际楔块与折射需要计算分段传播时间。

接收聚焦则按各阵元到目标的传播时间补偿后叠加。发射与接收孔径、加权和延时法则共同决定声场，不能仅凭一项“阵元数”判断检测能力。

扇形 S 扫按一组角度和声程组织回波，坐标经模型换算。一个亮区可能受到主瓣宽度、旁瓣、栅瓣或多次反射影响。界面弯曲、材料各向异性及声速错误会造成位置偏差。

多角度可提高覆盖和解释能力，但相同缺陷在不同角度的回波不应简单当成多个独立缺陷。应把编码位置、角度与实际三维几何共同核对。

离散阵元间距相对于波长过大时，在某些偏转条件下会出现栅瓣。更大的有效孔径通常可缩窄主瓣，但也改变近场和聚焦能力。幅度加权可降低旁瓣，同时可能加宽主瓣或降低灵敏度。

失效阵元、耦合不均、楔块磨损和温度变化都会影响法则效果。需要验证阵元及系统性能，并按检测范围校准角度和深度灵敏度。

保存探头与楔块型号、阵元间距、有效孔径、角度范围/步进、焦法则、声速、编码方式和校准。检查目标区域是否在有效声束覆盖内，近表面与远端是否存在盲区。

ASTM E2491 提供相控阵系统性能评价的官方入口。实际验收要求及法则资格仍应依据项目采用的规程；不能把本章简单均匀介质公式当成所有焊缝的完整法则计算。

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