祝清华，张会新，严 帅，郝现伟

(1.中北大学 电子测试技术国家重点实验室，太原030051；2.北京宇航系统工程研究所，北京 100000)

近年来各种仪器设备的智能化程度不断提高，仪器关键零部件的检测也越来越重要，相控阵超声检测技术在零部件的检测方面也发挥着越来越重要的作用。该技术通过控制各个阵元发射和接收信号的方式来控制声束的聚焦和偏转，进而改变焦点的位置和大小，将被测物的内部信息更加直观地展现出来，实现对物体内部缺陷的检测[1]。相控阵超声扇形扫描涉及到多个参数的选择，且各参数之间相互影响，只有参数选择合理才能提升缺陷检测的质量[2]。

文章在现有研究的基础上[3-6]，综合考虑相控阵超声换能器的焦距、偏转角度及孔径对成像质量的影响，采用控制变量法，通过对比缺陷孔成像直径的大小，来判断成像的质量以及确定最佳参数。根据试验结果对参数进行优化，可以最大程度发挥相控阵超声扇形扫描的优势，提升检测质量。

1 基本原理

1.1 线阵换能器的几何参数及指向性

均匀线阵换能器的主要参数包括中心频率f、阵元数N、阵元间距d、阵元宽度a、阵元长度b等。声束指向性H(θ)是评价超声换能器的重要指标，其决定了换能器辐射声场的特性，对成像质量影响很大。其定义为[7]

(1)

式中:p(r,θ,t)为任意角度θ上的复声压;p(r,θs,t)为偏转角θs上的复声压;r为辐射声场的半径;t为延迟时间。

根据乘积定理，将式(1)变形为[7]

(2)

式中：λ为超声波波长。

若线阵换能器参数选择不合理，成像结果可能会出现旁瓣或者栅瓣效应伪像。……