针对超声相控阵探头的几种常见形式，根据阵列不同的排列方式和用途，分别介绍了各种探头的特点与适用范围；简要介绍了国内外相控阵探头的研发应用情况；对于复杂特殊结构件的检测，引入了新型专用相控阵探头的理念，并详细阐述了2个专用相控阵探头开发应用的典型案例，包括开发总体思路以及设计流程、检测试验等，为相控阵技术的推广应用起到借鉴作用。
所属栏目
综述浙江省质量技术监督系统科研计划项目（20170143）
收稿日期
2017/10/9
作者单位
陈虎:宁波市特种设备检验研究院, 宁波 315048
黄辉:宁波市特种设备检验研究院, 宁波 315048
陈定岳:宁波市特种设备检验研究院, 宁波 315048
钱盛杰:宁波市特种设备检验研究院, 宁波 315048
联系人作者
钱盛杰(939679156@qq.com)
备注
陈虎(1979-),男,博士,高级工程师,主要从事承压类特种设备检验检测工作
引用该论文:
CHEN Hu,HUANG Hui,CHEN Dingyue,QIAN Shengjie.The Forms of Ultrasonic Phased Array Probe and Special Phased Array Probe Development and Application Cases[J].Nondestructive Testing,2018,40(3):66～72
陈虎,黄辉,陈定岳,钱盛杰.超声相控阵探头的形式以及专用相控阵探头的开发应用案例[J].无损检测,2018,40(3):66～72
参考文献
【1】
单宝华,喻言,欧进萍. 超声相控阵检测技术及其应用[J].无损检测2004,26(5):235-237.
【2】
梁少华.环阵相控技术及环阵相控探头简介[J].中国超声医学杂志,1994,10(9):51-52.
【3】
孙芳.超声相控阵技术若干关键问题的研究[D].天津:天津大学,2012.
【4】
李鹏频,李江,刘贵吉,等.双晶聚焦纵波相控阵检测系统在双相不锈钢管线中的应用[J].中国造船,2014,55(1):331-339.
【5】
林莉,杨平华,张东辉,等.厚壁铸造奥氏体不锈钢管道焊缝超声相控阵检测技术概述[J].机械工程学报,2012,48(4):12-20.
【6】
DELAIDE M, MAES G, VERSPEELT D. Design and application of low-frequency twin side-by-side phased array transducers for improved UT capability on cast stainless steel components[C]//2nd International Conference on NDE.Greece:[s.n.],2000:1-24.
【7】
NAKAHATA K,TOKUMASU S,SAKAI A.Ultrasonic imaging using signal post-processing for a flexible array transducer[J].NDT&E, 2016,82:13-25.
【8】
郎益夫.B型超声诊断仪凸面相控阵探头聚焦声场的计算[J].中国生物医学工程学报,1990,9(2):127-133.
【9】
郎益夫.B型超声诊断仪凸阵探头复合焦声场的研究[J].声学学报,1990,15(5):345-353.
【10】
郭伟灿,钱盛杰.水-钢界面凸面相控阵声场仿真[J].无损检测,2017,39(5):70-75.
【11】
郭伟灿.聚乙烯管道热熔接头超声检测技术研究及设备研制[D].杭州:浙江大学,2014.
【12】
周伯堃.CFRP材料R区曲面阵列探头超声检测研究[D].大连:大连理工大学,2016.
【13】
蔡庆生,龙绍军,纪轩荣.一种柔性超声相控阵阵列换能器及制作方法:中国,201310097603.3[P].2016-01-13.
【14】
李衍.柔性相控阵换能器用于形状不规则工件的超声检测[J]. 无损探伤, 2013, 37(5):1-5.
【15】
姚子龙,付汝龙,丁旭升,等.一种用于航空复合材料分层缺陷的相控阵轮式探头C扫描检测装置[J]. 无损探伤, 2017, 41(1):30-37.
【16】
苏璐.大口径埋地管道超声波在线管壁测厚系统的研究[D].北京:北京化工大学,2005.
【17】
王浩,钱梦脲,李同保.管道无损检测超声轮式换能器的研制[J].同济大学学报, 2007, 35(1):103-107.
【18】
苏璐,王琳,祁欣.燃气管道壁厚测量的超声波轮式探头[J].传感器技术, 2005, 24(6):37-41.
【19】
袁益中.运用超声波轮式探头监控ERW钢管内毛刺高度[J].焊管,1999, 23(6):48-49.
【20】
高长福,祁欣.一种新型换能器的研制[J].哈尔滨科学技术大学学报, 1994, 18(2):68-70.
【21】
李锦,林书玉.平面相控阵的尺寸对声波聚焦效果的影响[J].应用声学,2004,23(3):23-28.
【22】
杨平华.相控阵超声检测关键参数优化研究[D].大连:大连理工大学,2011.
【23】
钱盛杰,郭伟灿.换热器管板角焊缝相控阵超声声场CIVA仿真和检测[J].无损检测,2015,37(1):11-15.
【24】
ALAN J H, BRUCE W D, PAUL D W. Auto focusing ultrasonic imagery for non-destructive testing and evaluation of specimens with complicated geometries[J].NDT&E International, 2010,43:78-85.
【25】
DOBIGNY B,WATTIAU O, BEY S, et al. Development of a robotic nozzle inspection with a flexible transducer array[C]//Proceedings of the 19th World Conference on Non-Destructive Testing. Munich:[s.n.], 2016.
【26】
WALTER S, HERZOG T, SCHUBERT F, et al. Comparison of ultrasonic phased array probes based on PMN-PT and PZT 1-3 composites[C]//Proceedings of the 19th World Conference on Non-DestructiveTesting. Munich:[s.n.], 2016.
【27】
DEVOS D,MAES G, TREMBLAY P. Optimized semi-flexible matrix array probes for large rotor shafts and DGS sizing diagram simulation tool[C]//Proceedings of the 19th World Conference on Non-Destructive Testing. Munich:[s.n.], 2016.
【28】
SONG S J, SHIN H J, JANG Y H. Development of an ultrasonic phased array system for nondestructive tests of nuclear power plant components[J]. Nuclear Engineering and Design, 2002, 214(12):151-161.
【29】
汪春晓,张浩, 高晓蓉,等.超声相控阵技术在车轮轮辋探伤中的应用[J].中国铁路,2009(5):69-71.
【30】
杨平,郭景涛,施克仁.超声相控阵二维面阵实现三维成像研究进展[J].无损检测,2007,29(4):177-184.
【31】
万国宾,汪文秉,赵惠玲.曲面阵列结构散射与辐射特性的迭代分析[J].电波科学学报,2001,16(2):157-162.
【32】
宋波乔,江伟,刘志毅.基于超声相控阵技术的不锈钢超声检测方法[J].中国船检,2013(8):109-112.
【33】
张碧星,王文龙.凹面相控阵聚焦声场在液固界面上的反射和折射[J].物理学报,2008,57(6):3613-3619.
【34】
杨天文,陈敏,黄大贵,等.换能器阵列形式对指向性的影响[J].压电与声光,2014,36(1):93-96.
【35】
GUO Weican, QIAN Shengjie, LING Zhangwei. Research on phased array ultrasonic technique for testing tube to tube-sheet welds of heat exchanger[C]//Proceedings of the ASME 2016 Pressure Vessels & Piping Conference.[S.l.]:[s.n.],2016.
【36】
钱盛杰,郭伟灿,黄辉.换热器管板角焊缝超声波自动检测装置的研制[J].工业仪表与自动化装置,2015(6):109-112.
【37】
郭伟灿,钱盛杰,凌张伟.换热器管板角焊缝相控阵自动超声检测技术研究[J].压力容器,2015,32(8):69-74.
【38】
郭伟灿,刘仲强,许辉庭.一种换热器管板角焊缝超声波自动检测装置:中国,201420386941.9[P].2014-07-14.
【39】
郭伟灿,钱盛杰.厚壁简形件内表面径向缺陷检测的超声聚焦技术[J].无损检测,2016,38(12):55-61.
