问题和解决方案

1问题

以往各种超声检测方法都需要A扫显示，用A扫确认和描述检测过程状态，例如确定工件中超声传输路径和相应到达时间，辨识各个回波；进行系统的各种设置，包括增益设置、扫查范围设置、声程增益校准、角度增益校准；获取缺陷的信息，测量位置、波幅、尺寸，判断性质；制订工艺和标准，包括提出各种参数指标，并规定其数值等。

但是全聚焦相控阵系统没有A扫显示，原因是全聚焦仪器系统探头接收到的A扫信号是海量的，一个64阵元探头在某一固定位置接收的A扫数量达4096条，显示其中任何一条A扫都没有意义，因为没有哪一条A扫能表征焊缝的情况。

使用没有A扫的系统进行检测，如何描述检测过程进行系统设置、测量缺陷数据、制订工艺标准等是检测人员使用全聚焦相控阵面临的问题。

2解决方案

基于全聚焦相控阵具有与以往超声方法不同的声场特性和信号特性，提出的解决方案是：采用新概念和新技术路线，用场来认识和描述检测过程状态的新概念，通过场测量和场校准来实施检测和系统校准的新技术路线。

新概念和新技术路线不再使用传统术语描述检测过程状态，诸如入射角、折射角、信号波形、峰值、波高、底波、直通波、变形波、反射波、折射波、衍射波、波型转换波等；不再依靠A扫确定工件中超声传输路径和相应到达时间，辨识各个回波的来源；系统的各种设置，包括增益设置、扫查范围设置、声程增益校准、角度增益校准，以及获取缺陷信息的手段，如位置、波幅、尺寸测量、性质判断等都不需要A扫，制订检测工艺和标准也不需要A扫。

3场测量和场校准

01场测量简述

场测量原理可基于以下认识来理解：全聚焦声场中的任何扰动，或者是目标区内形态的任何改变(例如出现缺陷)，会使超声能量分布发生相应改变，探头接收的信号也会改变(捕捉到缺陷信息)。

全聚焦相控阵超声检测过程就是场测量过程。场测量的可行型和优势建立在全聚焦相控阵系统独特的信号发射和接收方法、独特的声场、独特的目标区细分方法和独特的信号处理方法等一系列技术基础上。

场测量不能用以往超声方法惯用的概念理解，也无需用以往使用的规则和公式进行描述和计算。

场测量使检测工艺简单化，检测灵敏度、可靠性、效率等大幅度提高。

02场校准简述

检测系统校准是实施超声检测必不可少的步骤。依据场校准概念创立全聚焦相控阵系统校准方法。该方法不需要逐个测试不同深度的横孔，不需要寻找最高波，过程简便，包括时间增益较准(TCG)、角度增益较准(ACG)和增益、检测覆盖范围等多个项目的校准一次完成。

全聚焦相控阵技术应用展望

全聚焦相控阵技术应用于焊缝检测的优点包括：焊缝检测无上表面盲区，能够实现系统的快速校准，具有更大的扫查覆盖范围、更高的检测灵敏度和可靠性，能够3D实时成像，缺陷形状畸变小，信息提供及时，多角度观察效果好，图像信噪比高、分辨率高、操作简便，对奥氏体粗晶焊缝检测具有更高的信噪比和更快的检测速度等。

来源：《无损检测》2020年第1期

作者：强天鹏，杨贵德，杜南开，陈建华，张国强，龚成刚