刘晓睿，强天鹏，邬冠华

（1.苏州热工研究院有限公司，苏州 215004；2.江苏省特种设备安全监督检验研究院，南京 210003；3.南昌航空大学 无损检测技术教育部重点实验室，南昌 330063）

1 相控阵聚焦原理

超声相控阵区别于常规超声的两个重要特性是声束偏转和聚焦。所谓“声束聚焦”是指由于各个晶片距离焦点的声程不同，通过改变晶片间的延时时间，让距离焦点远的晶片先发射信号，而距离焦点近的晶片后发射信号，从而使各个晶片发射的信号同时到达焦点，并在一个小区域内 形成一个高强度声场。假设晶片间的距离为p，聚焦深度为F，介质中的声速为c，则各个晶片的延时时间为：

式中n为晶片序号；t0是为了防止出现一个负的延时时间而设置的时间常数。

2 安装楔块条件下相控阵聚焦能力测试

2.1 测试装置

试验使用的仪器是OLYMPUS公司的OmniScan MX 32：128便携式相控阵检测仪，利用TomoView软件进行数据判读。采用的探头是5L64A2，共有64个晶片，晶片间的距离（pitch）为0.6mm。采用的试块是 ASTM E2491—2008［1］附录中的图A1.1所示的试块，试块中横孔为φ2mm×25mm，相邻孔深度和水平间距均为5mm。此项试验中采用特定角度编码器B扫，安装的楔块是SA2－N55S，折射角度为55°，激发晶片数量是8个、16个和32个，设置的聚焦深度为：10，50，100，150，200mm。

试验条件基于ASTM E2491—2008的附录1，测试相控阵的偏转和聚焦能力，在扫查上使用带编码器线扫。试块及扫查示意见图1。

2.2 近场区计算结果

利用公式：

式中Neff——近场长度；

k矩形——近场长度修正系数；

L——探头长度；

β——声束折射角；

α——声束入射角；

L斜楔——楔块中声程；

v试件——试件声速；……