強(qiáng)天鵬,楊貴德,杜南開(kāi),陳建華,張國(guó)強(qiáng),龔成剛

(1.江蘇中特創(chuàng)業(yè)設(shè)備檢測(cè)有限公司,南京 225003;2.廣東汕頭超聲電子股份有限公司，汕頭 515041)

以往各種超聲方法應(yīng)用的技術(shù)路線都是基于A掃信號(hào)的，人們習(xí)慣通過(guò)A掃認(rèn)知檢測(cè)過(guò)程中的各種情況和處理相關(guān)問(wèn)題，包括：① 描述檢測(cè)過(guò)程狀態(tài),例如確定工件中超聲傳輸路徑和相應(yīng)的到達(dá)時(shí)間，辨識(shí)各個(gè)信號(hào)；② 進(jìn)行系統(tǒng)的各種設(shè)置,包括增益設(shè)置、掃查范圍設(shè)置、聲程增益校準(zhǔn)、角度增益校準(zhǔn)等；③ 獲取缺陷的信息,即測(cè)量缺陷的位置、波幅、尺寸，并判斷其性質(zhì)；④ 制訂工藝和標(biāo)準(zhǔn)，即提出檢測(cè)的各項(xiàng)參數(shù)，并規(guī)定其數(shù)值。

但在全聚焦相控陣技術(shù)應(yīng)用時(shí)遇到了問(wèn)題：儀器系統(tǒng)(使用的儀器是國(guó)產(chǎn)全聚焦相控陣3D實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)，配用的探頭是8×8面陣探頭，單個(gè)陣元邊長(zhǎng)為3 mm，文中引用的數(shù)據(jù)和圖像如果沒(méi)有特別說(shuō)明，均是來(lái)自該儀器系統(tǒng))沒(méi)有A掃顯示。沒(méi)有A掃顯示的原因是：全聚焦儀器系統(tǒng)探頭接收到的A掃信號(hào)是海量的，一個(gè)64陣元探頭在一個(gè)固定位置接收的A掃數(shù)量達(dá)4 096條，其中任何一條A掃都無(wú)法表征檢測(cè)的整體情況，所以單個(gè)A掃顯示是沒(méi)有意義的。

針對(duì)此情況，在研究全聚焦相控陣的聲場(chǎng)特性和信號(hào)特性后，認(rèn)為可以用新的概念和技術(shù)路線——建立在“場(chǎng)”概念基礎(chǔ)上的“場(chǎng)測(cè)量”和“場(chǎng)校準(zhǔn)”技術(shù)路線，解決沒(méi)有A掃信號(hào)顯示帶來(lái)的一系列問(wèn)題，建立起新的焊縫檢測(cè)工藝規(guī)則。

文章主要討論“場(chǎng)測(cè)量”問(wèn)題，在簡(jiǎn)單回顧常規(guī)超聲場(chǎng)聲壓分布、簡(jiǎn)要介紹全聚焦相控陣原理的基礎(chǔ)上，討論全聚焦相控陣聲場(chǎng)與常規(guī)超聲場(chǎng)的不同點(diǎn)，進(jìn)而以全聚焦相控陣聲場(chǎng)特性和信號(hào)特性為依據(jù)論證“場(chǎng)測(cè)量”的可行性，描述實(shí)施過(guò)程，給出若干試驗(yàn)結(jié)果，最后得出按照?qǐng)鰷y(cè)量技術(shù)路線實(shí)施的檢測(cè)具有較高的效率和可靠性的結(jié)論。

1 理論知識(shí)

(1) 常規(guī)超聲場(chǎng)聲壓分布

圖1是描述常規(guī)超聲場(chǎng)的幾幅圖(圖中P為聲壓，P0為波源的起始聲壓;PN為理想球面波聲壓;N為近場(chǎng)長(zhǎng)度)。

圖1 常規(guī)超聲場(chǎng)的描述圖

(2) 全聚焦相控陣基本原理(詳見(jiàn)專題第一篇文章)

全聚焦相控陣包括兩個(gè)過(guò)程：全矩陣信號(hào)采集(FMC)過(guò)程和全聚焦成像(TFM)過(guò)程。

(3) 關(guān)于聲場(chǎng)的幾個(gè)定義(詳見(jiàn)專題第一篇文章[1])

聲場(chǎng)的定義：有限空間內(nèi)聲能量的分布。

全聚焦聲場(chǎng)的定義：全聚焦超聲系統(tǒng)通過(guò)FMC-TFM過(guò)程施加于和探測(cè)到某一體積(目標(biāo)區(qū))的超聲能量分布。

目標(biāo)區(qū)的定義：為研究FMC-TFM聲場(chǎng)和進(jìn)行全聚焦相控陣檢測(cè)而人為設(shè)置的體積。

暫穩(wěn)態(tài)聲場(chǎng)和穩(wěn)態(tài)聲場(chǎng)：探頭不動(dòng)時(shí)目標(biāo)區(qū)聲場(chǎng)稱為穩(wěn)態(tài)聲場(chǎng)；探頭緩慢移動(dòng)時(shí)稱暫穩(wěn)態(tài)聲場(chǎng)，暫穩(wěn)態(tài)聲場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集過(guò)程中聲場(chǎng)能量有微小變化，這個(gè)變化可以忽略。

(4) 關(guān)于超聲波束的正確理解

常規(guī)超聲檢測(cè)中，關(guān)于超聲波束，在很多論文和教科書(shū)中都采用如圖2(a)所示的畫(huà)法，圖中波束構(gòu)成元素為聲束軸線、邊界角(擴(kuò)散角)、邊界線。這樣的畫(huà)法很簡(jiǎn)明，但是容易引起誤解，比如存在以下誤解：① 波束有邊界；② 邊界線以外沒(méi)有超聲能量；③ 在波束邊界內(nèi)的缺陷才能被發(fā)現(xiàn)。

實(shí)際上所謂波束邊界是不存在的，如果一定要用線條來(lái)描述波束形狀，需引入等聲壓概念，用等聲壓線或等聲壓面表示，如圖2(b)所示，圖中給出了-6，-12，-20 dB等3條等聲壓面。

圖2 超聲波束邊界線示意

應(yīng)該按照?qǐng)D2(c)所示來(lái)正確理解超聲波束：圖中灰度大小代表能量(聲壓)高低；灰度在圖中的工件內(nèi)處處存在，表明能量遍布于工件內(nèi)；能量集中可能形成束，但不存在可見(jiàn)的波束邊界。理論上的等聲壓線或等聲壓面概念可以成立，但是實(shí)際上它們是看不見(jiàn)摸不著的。

文章下面的討論凡涉及波束邊界的地方都采用等聲壓線/面來(lái)描述；關(guān)于場(chǎng)測(cè)量概念則需通過(guò)灰度/色度圖去理解。

2 全聚焦相控陣聲場(chǎng)特性研究

從4個(gè)方面研究全聚焦相控陣聲場(chǎng)特性：小晶片多次發(fā)射的影響，大窗口長(zhǎng)時(shí)接收的影響，目標(biāo)區(qū)細(xì)分和聚焦的影響，信號(hào)疊加平均處理的影響。

2.1 全聚焦相控陣獨(dú)特發(fā)射方式的影響

探頭陣元的單個(gè)晶片尺寸很小(邊長(zhǎng)3 mm)，一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)，所有晶片激發(fā)一次，要激發(fā)很多次(64次)，這是全聚焦相控陣超聲發(fā)射的特點(diǎn)，這會(huì)給超聲場(chǎng)帶來(lái)影響,有關(guān)討論如下。

2.1.1 小晶片發(fā)射的超聲波束邊界角

比較邊長(zhǎng)為24 mm的方晶片(常規(guī)脈沖反射法超聲)與邊長(zhǎng)為3 mm的方晶片(全聚焦相控陣探頭陣元)的波束邊界角，進(jìn)而討論其對(duì)聲場(chǎng)的影響。

不同形狀尺寸：不同波型的聲束邊界角可用式(1),(2)計(jì)算[2]。

sinγ1/c1=sinγ2/c2

(1)

sinγ=Fλ/D

(2)

式中:γ為折射角(此處為55°)；c為聲速(工件中縱波聲速cL=5. 95 mm·μs-1，橫波聲速cS=3.23 mm·μs-1;聚苯乙烯楔塊中縱波聲速cP=2.4 mm·μs-1);λ為介質(zhì)中的波長(zhǎng)；D為圓晶片直徑；F為擴(kuò)散因子。

表1 不同聲壓下降值時(shí)的擴(kuò)散因子F

因?yàn)閿U(kuò)散因子數(shù)據(jù)是關(guān)于圓晶片的，而陣列探頭陣元是方晶片，需要用式(3)[3]進(jìn)行換算。

D=2α/π1/2

(3)

式中:α為方晶片的邊長(zhǎng)。

邊長(zhǎng)為3 mm方晶片，頻率為5 MHz，折射角為55°的橫波和縱波斜探頭，以及晶片邊長(zhǎng)為24 mm，頻率為5 M，折射角為55°的縱波斜探頭,在鋼中等聲壓線為-6，-12，-20 dB時(shí)的邊界角計(jì)算結(jié)果如表2所示，繪制的探頭超聲波束擴(kuò)展情況如圖3所示。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果討論晶片尺寸和波型對(duì)波束邊界角的影響，得到以下結(jié)論。

表2 不同晶片尺寸,不同波型時(shí)的波束聲壓邊界角 (°)

圖3 不同晶片尺寸探頭,不同波型時(shí)的波束聲壓邊界角

(1) 晶片尺寸越小，波束邊界角越大，波束覆蓋范圍也越大。全聚焦相控陣單個(gè)陣元晶片尺寸很小，所以波束邊界角和波束覆蓋范圍比常規(guī)脈沖反射法的大很多。

(2) 由于縱波聲速比橫波聲速大，波長(zhǎng)長(zhǎng)，所以縱波的波束邊界角比橫波的要大很多，波束覆蓋范圍也大很多。這也意味著縱波聲場(chǎng)的聲壓分布比橫波聲場(chǎng)的更均勻。

(3) 縱波比橫波更有利于上表面附近區(qū)域的檢測(cè)。3 mm晶片縱波、-12 dB聲壓的波束上邊界角超過(guò)90°，相比之下，3 mm晶片、橫波-20 dB波束上邊界角也沒(méi)有達(dá)到90°，說(shuō)明采用縱波比橫波更有利于擴(kuò)大聲束覆蓋范圍，減小上表面盲區(qū)，檢出上表面缺陷。

2.1.2 小信號(hào)多次發(fā)射的影響

在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)，全聚焦相控陣系統(tǒng)對(duì)陣列探頭的每一個(gè)陣元逐個(gè)激發(fā)，共發(fā)出64個(gè)脈沖。這種小晶片多次發(fā)射與孔徑相等的大晶片一次發(fā)射的差異，以及對(duì)聲場(chǎng)的影響可以從兩個(gè)方面考慮：一是向聲場(chǎng)注入的能量大小;二是與聲場(chǎng)持續(xù)作用時(shí)間的長(zhǎng)短。

(1) 探頭向聲場(chǎng)注入能量的定量計(jì)算涉及多個(gè)環(huán)節(jié)，其中不確定因素較多，例如施加于晶片的電脈沖能量、激發(fā)晶片消耗的能量、小晶片和大晶片的電聲轉(zhuǎn)換效率差異等。定性判斷則比較簡(jiǎn)單：輸入多個(gè)電脈沖的能量之和肯定大于一個(gè)脈沖的；多次激發(fā)晶片施加的能量之和應(yīng)該不小于一次激發(fā)的；受激小晶片的電聲轉(zhuǎn)換效率應(yīng)該高于大晶片的，因此前者向聲場(chǎng)注入的能量比后者注入的應(yīng)該更多一些。

(2) 對(duì)于多次發(fā)射小信號(hào)所建立的聲場(chǎng)與一次發(fā)射一個(gè)大信號(hào)所建立的聲場(chǎng)，筆者認(rèn)為應(yīng)該有所不同，前者是瞬時(shí)過(guò)程，后者是持續(xù)過(guò)程。另外，全聚焦相控陣采用有序小位移的發(fā)射方式，以小時(shí)間/位移差依次發(fā)射小聲脈沖持續(xù)作用于聲場(chǎng)，應(yīng)該有利于反映目標(biāo)區(qū)的細(xì)節(jié)，為檢測(cè)提供更多信息。

2.2 大窗口長(zhǎng)時(shí)接收信號(hào)的影響

探頭從聲場(chǎng)接收的能量與探頭晶片面積(窗口面積)和接收信號(hào)的持續(xù)時(shí)間有關(guān)。一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)全聚焦相控陣探頭整個(gè)晶元陣列(64個(gè)陣元)同時(shí)打開(kāi)接收回波信號(hào)，每個(gè)晶片依次接收64次，共接收4 096個(gè)A掃信號(hào)，對(duì)比常規(guī)探頭的整個(gè)晶片只接收一個(gè)A掃信號(hào)，前者接收的能量或信息遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)后者接收的。

2.3 目標(biāo)區(qū)細(xì)分和聚焦的影響

全聚焦相控陣將目標(biāo)區(qū)劃分成65 536個(gè)微小空間，每一個(gè)微小空間對(duì)應(yīng)于一個(gè)3D圖像中的一個(gè)像素點(diǎn)。通過(guò)計(jì)算機(jī)的聚焦計(jì)算截取所有4 096個(gè)A掃信號(hào)中與某一個(gè)像素點(diǎn)相關(guān)的部分，進(jìn)行疊加平均處理，得到該點(diǎn)的信號(hào)幅值(色度)。直至65 536個(gè)像素點(diǎn)全部處理完畢，才完成一個(gè)信號(hào)全聚焦過(guò)程。該過(guò)程具有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)，一是目標(biāo)區(qū)細(xì)分保證了所有微小空間中的能量細(xì)微變化都能探測(cè)得到；二是聚焦有利于減小噪聲，尤其全聚焦相控陣所采用的獨(dú)特的有序小位移發(fā)射方式和回波信號(hào)聚焦處理方式，有利于降低結(jié)構(gòu)噪聲。

2.4 信號(hào)疊加平均處理的影響

疊加平均處理是數(shù)字信號(hào)處理中最常用的手段，通過(guò)疊加平均能有效降低噪聲，提高信噪比。該過(guò)程實(shí)際上是一個(gè)能量/質(zhì)量轉(zhuǎn)換過(guò)程。全聚焦系統(tǒng)接收的能量比以往各種超聲方法接收的能量大得多，這就為轉(zhuǎn)換提供了條件。

疊加平均信號(hào)處理的原理如圖4所示，將探頭在固定位置采集的N個(gè)A掃信號(hào)疊加再除以N，由于有效信號(hào)的到達(dá)時(shí)間是固定不變的，而噪聲信號(hào)(主要是電噪聲)是隨機(jī)的，所以處理后有效信號(hào)幅度不變，噪聲信號(hào)幅度降低。信號(hào)疊加平均處理后,信噪比計(jì)算式如式(4)所示

SNRa=N1/2SNRs

(4)

式中：SNRa為平均處理后的信噪比；SNRs為平均處理前的信噪比；N為疊加次數(shù)。

圖4 信號(hào)疊加平均處理的原理示意

全聚焦相控陣系統(tǒng)的信號(hào)疊加平均次數(shù)是海量的，所以輸出信號(hào)的信噪比非常高。以64陣元探頭為例，探頭在一個(gè)位置上接收的A掃信號(hào)有4 096條，也就是說(shuō)要進(jìn)行4 096次疊加平均處理。按照公式計(jì)算，全聚焦相控陣信號(hào)的信噪比是常規(guī)脈沖反射法超聲信號(hào)的64倍，換算成分貝數(shù)為36 dB。

2.5 小結(jié)

(1) 接收能量大。由于小晶片多次發(fā)射和大窗口長(zhǎng)時(shí)間接收，全聚焦相控陣探頭接收的能量遠(yuǎn)大于常規(guī)超聲探頭接收的。接收能量大意味著靈敏度高，能探測(cè)到更大區(qū)域的更多微小信號(hào)，并且為后續(xù)的信號(hào)疊加平均處理創(chuàng)造了條件。

(2) 聲場(chǎng)聲壓變化平緩。小晶片發(fā)射的寬波束和海量信號(hào)的疊加平均改變了全聚焦相控陣聲場(chǎng)的聲壓分布，其不同位置上的聲壓變化比常規(guī)脈沖反射法的超聲聲場(chǎng)平緩，且近場(chǎng)區(qū)影響小。專題第一篇文章中提供的實(shí)測(cè)結(jié)果也證明了這一點(diǎn)。兩種聲場(chǎng)的聲壓分布差異如圖5所示：圖中黑色曲線為脈沖反射法活塞波聲場(chǎng)的聲壓曲線，紅色曲線為全聚焦相控陣聲場(chǎng)的聲壓曲線。聲壓變化平緩意味著全聚焦相控陣系統(tǒng)信號(hào)記錄和顯示范圍更大，檢測(cè)有效范圍也更大。

圖5 聲束軸線上聲壓分布和聲束橫截面上聲壓分布差異

(3) 目標(biāo)區(qū)中所有點(diǎn)的能量狀態(tài)都能被探測(cè)到。小晶片多次發(fā)射使超聲能量充斥于整個(gè)目標(biāo)區(qū)體積中；目標(biāo)區(qū)細(xì)分和聚焦使探測(cè)指向到達(dá)目標(biāo)區(qū)內(nèi)中的所有空間；探頭的大窗口長(zhǎng)時(shí)間接收海量A掃使系統(tǒng)獲得較多的能量和信息，信號(hào)的高信噪比特性使得非常細(xì)微的聲壓變化也能被探測(cè)出。

(4) 輸出信號(hào)的信噪比極高。全聚焦相控陣獨(dú)特的有序小位移發(fā)射和海量信號(hào)聚焦降低了結(jié)構(gòu)噪聲；海量疊加平均處理降低了電噪聲。理論計(jì)算和專題第一篇文章中的實(shí)測(cè)結(jié)果均證明：全聚焦相控陣信號(hào)比常規(guī)脈沖反射法信號(hào)高36 dB，比普通相控陣信號(hào)高18 dB。

3 場(chǎng)測(cè)量的原理和應(yīng)用

3.1 場(chǎng)測(cè)量的原理

綜上所述，全聚焦相控陣聲場(chǎng)中，超聲能量充斥于整個(gè)目標(biāo)區(qū)體積內(nèi)，且按一定規(guī)律分布。聲場(chǎng)中任何擾動(dòng)，或者說(shuō)目標(biāo)區(qū)內(nèi)形態(tài)的任何改變(例如出現(xiàn)缺陷)會(huì)使超聲能量的分布發(fā)生相應(yīng)改變，探頭接收的信號(hào)也會(huì)改變(捕捉到缺陷信息)，故提出場(chǎng)測(cè)量。

場(chǎng)測(cè)量不需要像以往常規(guī)脈沖反射法那樣知曉波束指向，波束中心線路徑和邊界角位置，這是因?yàn)槌Ｒ?guī)脈沖反射法超聲像一支手電筒，用光束去掃描檢測(cè)區(qū)域，必須知道何時(shí)光束指向何處；而全聚焦相控陣像太陽(yáng)光一樣籠罩檢測(cè)目標(biāo)區(qū)，無(wú)處不在。至于陽(yáng)光的強(qiáng)弱(能量分布不均勻)，可以通過(guò)場(chǎng)校準(zhǔn)解決。

既然場(chǎng)測(cè)量不按以往基于A掃的規(guī)則進(jìn)行，所以也不需要A掃以及一切與A掃有關(guān)的術(shù)語(yǔ)，包括超聲路徑、信號(hào)時(shí)間、折射角，波束邊界角、波形、波高、底波、反射波、折射波、波形轉(zhuǎn)換波以及相關(guān)計(jì)算公式等。

場(chǎng)測(cè)量的可行性和優(yōu)勢(shì)建立在全聚焦相控陣系統(tǒng)的獨(dú)特的信號(hào)發(fā)射和接收方式，獨(dú)特的聲場(chǎng)，獨(dú)特的目標(biāo)區(qū)細(xì)分聚焦方法以及信號(hào)處理方法等一系列技術(shù)基礎(chǔ)上。即，通過(guò)大窗口長(zhǎng)時(shí)間接收保證獲取足夠能量和信息，通過(guò)海量信號(hào)的疊加平均處理獲得高信噪比信號(hào)，通過(guò)對(duì)細(xì)分的目標(biāo)區(qū)逐點(diǎn)聚焦實(shí)現(xiàn)檢測(cè)區(qū)域覆蓋和提高信號(hào)分辨率，使場(chǎng)測(cè)量具有很高的檢測(cè)靈敏度和可靠性。

3.2 場(chǎng)測(cè)量過(guò)程

圖6 場(chǎng)測(cè)量過(guò)程圖示

場(chǎng)測(cè)量過(guò)程實(shí)質(zhì)上就是全聚焦相控陣檢測(cè)過(guò)程。全聚焦相控陣對(duì)焊縫的檢測(cè)步驟為：① 校準(zhǔn)：在試塊上按照?qǐng)鲂?zhǔn)規(guī)則完成校準(zhǔn)，不需要利用A掃。② 檢測(cè)：使用經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的系統(tǒng)，按照?qǐng)鰷y(cè)量規(guī)則在工件上實(shí)施檢測(cè)，同樣不需要利用A掃。

可結(jié)合圖6來(lái)理解用場(chǎng)測(cè)量進(jìn)行焊縫檢測(cè)的過(guò)程：

圖6(a)所示是縱波斜射檢測(cè)焊縫的一般情況，探頭放在焊縫一側(cè)的適當(dāng)位置，聲束以某一角度穿過(guò)焊縫，用場(chǎng)的概念思考，認(rèn)為此時(shí)超聲能量充斥目標(biāo)區(qū)，即目標(biāo)區(qū)處處有超聲能量，通過(guò)從場(chǎng)中獲取的信號(hào)，能夠探知目標(biāo)區(qū)的狀況。

圖6(b)的不同之處是焊縫中存在兩個(gè)缺陷，即氣孔和裂紋。缺陷的出現(xiàn)將改變目標(biāo)區(qū)聲場(chǎng)能量的分布狀態(tài)，探頭能檢測(cè)到這一改變，記錄和顯示這些缺陷。需要強(qiáng)調(diào)的是：目標(biāo)區(qū)內(nèi)出現(xiàn)任何缺陷，都會(huì)引起聲場(chǎng)能量分布變化，只要信噪比和靈敏度足夠，就能被檢測(cè)出來(lái)。

圖6(c)中,有一條裂紋處于焊縫上表面的熱影響區(qū)，按照傳統(tǒng)方法檢測(cè)，此裂紋無(wú)法被探測(cè)到，因?yàn)榘凑沾宋恢貌贾玫臋z測(cè)聲束的縱波、橫波、一次波、二次波都打不到它；但按照?qǐng)鰷y(cè)量理論，此裂紋能夠檢出！因?yàn)槟繕?biāo)區(qū)處處有超聲能量，該裂紋即使位置不佳，仍然會(huì)引起場(chǎng)能量分布變化從而被探測(cè)到。

3.3 場(chǎng)測(cè)量的試驗(yàn)

通過(guò)多項(xiàng)試驗(yàn)證明場(chǎng)測(cè)量技術(shù)路線是可行的。

如圖7(a)所示的試驗(yàn)間接證明全聚焦相控陣聲場(chǎng)比常規(guī)脈沖反射法聲場(chǎng)的聲壓分布均勻，且全聚焦相控陣探頭波束更寬。將全聚焦相控陣探頭放在試塊上的固定位置進(jìn)行測(cè)量，可同時(shí)獲得4個(gè)不同深度橫孔的回波信號(hào)，且相鄰孔信號(hào)幅度差不超過(guò)6 dB；而同樣位置的脈沖反射法常規(guī)探頭只有1個(gè)孔回波信號(hào)出現(xiàn)，深度差10 mm的相鄰孔信號(hào)波幅差達(dá)21 dB。

圖7 全聚焦相控陣檢測(cè)試驗(yàn)

圖7(b)所示的試驗(yàn)證明全聚焦相控陣可檢出上表面缺陷。使用折射角55°探頭，探頭前沿距離刻槽40 mm遠(yuǎn)，按照傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)是無(wú)法探測(cè)到上表面深度0.5 mm刻槽的，但此試驗(yàn)證明該刻槽可以探測(cè)到，經(jīng)增益補(bǔ)償和信號(hào)處理后顯示的缺陷圖像非常清晰。從工程應(yīng)用角度來(lái)說(shuō)，全聚焦相控陣技術(shù)沒(méi)有上表面盲區(qū)。

4 場(chǎng)測(cè)量應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

用“場(chǎng)”的概念理解檢測(cè)過(guò)程，以及用“場(chǎng)測(cè)量”和“場(chǎng)校準(zhǔn)”技術(shù)路線實(shí)施檢測(cè)的全聚焦相控陣系統(tǒng)，其應(yīng)用具有以下優(yōu)勢(shì)。

(1) 解決了全聚焦相控陣系統(tǒng)無(wú)法提供A掃信號(hào)顯示帶來(lái)的問(wèn)題。在技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，不需要利用A掃信號(hào)。

(2) 簡(jiǎn)化了技術(shù)應(yīng)用過(guò)程，包括系統(tǒng)校準(zhǔn)過(guò)程、工件掃查過(guò)程、數(shù)據(jù)評(píng)定過(guò)程、工藝編制過(guò)程,也簡(jiǎn)化了理論和實(shí)際操作培訓(xùn)過(guò)程。過(guò)程簡(jiǎn)化除了能大幅度提高效率外，也將減少人為失誤。

(3) 檢測(cè)速度大幅度提高。主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面：一是用沿線掃查代替鋸齒掃查，發(fā)現(xiàn)缺陷不需要尋找最高波；二是能夠覆蓋更大的深度范圍，初步試驗(yàn)證明對(duì)100 mm厚度焊縫可不分區(qū)，一次掃查完成檢測(cè)；三是上表面缺陷的檢出效果較好，無(wú)須增加對(duì)上表面盲區(qū)的補(bǔ)充檢測(cè)。

(4) 檢測(cè)靈敏度和可靠性大幅度提高。掃查靈敏度可提高12 dB甚至更多；目標(biāo)區(qū)內(nèi)局部補(bǔ)償量可達(dá)24 dB甚至更多，能保證檢測(cè)目標(biāo)區(qū)內(nèi)各種小缺陷的檢出。