超声相控阵检测技术的应用始于上世纪60年代，是借鉴相控阵雷达技术的原理发展起来的，目前已逐步应用于石油天然气管道环焊缝的检测等。超声相控阵检测技术是利用电子方式控制相控阵探头合成的声束来实现超声波发射、接收的检测方法。通常使用不同形状的多阵元换能器来产生和接收超声波波束，通过控制换能器阵列中各阵元发射（或接收）脉冲的时间延迟，改变声波到达（或来自）物体内某点时的相位关系，实现聚焦点和声束方向的变化，然后采用机械扫描和电子扫描相结合的方法来实现图像成像。与传统超声检测相比，由于声束角度可控和可动态聚焦，超声相控阵技术具有可检测复杂结构件和盲区位置缺陷和较高的检测频率等特点，可实现高速、全方位和多角度检测。对于一些规则的被检测对象，如管形焊缝、和管材等，超声相控阵技术可提高检测效率、简化设计、降低技术成本。

1.超声相控阵检测原理

相控阵超声使用的探头是由若干压电晶片组成阵列换能器，通过电子系统控制阵列中的各个晶片按照一定的延时法则发射和接收超声波，从而实现声束的扫描、偏转与聚焦等功能。利用扫描特性，相控阵技术可以在探头不移动的情况下实现对被检测区域的扫查；利用偏转特性，相控阵技术不仅可以在探头不移动的情况下实现对被检测区域的扫查，而且可以激发多角度声束对检测区域进行较大面积覆盖，从而提高检测效率及缺陷检出率；利用聚焦特性，相控阵技术可以提高声场信号强度、回波信号幅度和信噪比，从而提高缺陷检出率，以及缺陷深度、长度的测量精度。

2.超声相控阵检测主要设备和器材

   超声相控阵检测主要设备和器材主要有超声相控阵检测系统、试块和耦合剂等。

   超声波相控阵检测系统包括相控阵主机、软件、相控阵探头和扫查架等，如图1所示。相控阵探头由多晶片（如8、16、24、32、60、64或128）组成，每个晶片形成一个独立的发射/接收单元,控制各晶片的激发延迟时间，改变各个晶片发射或者接收超声波的相位关系，得到所需的声束，从而实现对超声方向和焦点深度的改变控制。软件具备A、S、B、C型显示以及在扫描图像上对缺陷定位、定量及分析功能。试块包括校准试块和模拟试块。

3.超声相控阵检测能力范围和局限性

   超声相控阵检测能力范围：

1)检测灵敏度高，较高的缺陷检出率；缺陷的定量更加简单而灵活；

2)可以实现对复杂结构件检测

3)容易检出各种方向、不同位置的缺陷，定量、定位精度高；

4)可实时彩色成像，包括A/B/C/D和S-扫描成像方式，便于缺陷识别，提高检测准确性。

   超声相控阵检测局限性：

1)较难对缺陷定性；

2)对操作人员的技能有比较高的要求。

4.超声相控阵检测质量分级

   超声波相控阵检测缺陷定量结果可按相关超声波检测标准定级，并进一步按合于使用评价相关标准进行安全评定。