相控阵超声波检测技术及应用
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3.1.1 线阵

线阵是最常见的阵列形式,其结构简单,如图3-3所示。线阵探头仅在一个平面内执行扫描控制。由于阵元仅按直线排列在一个平面上,也称为一维阵列。线阵通常可使所需阵元减至最少,成本较低。超声波检测中,线阵具有执行线扫描或扇扫描(或同时执行)的能力,因此在不使用更昂贵设备的前提下,该多功能探头可实现多种扫查。然而,线阵也确实有一些缺点。首先,最重要的是其偏转能力受限于单个平面,因此经常需要探头移动一定角度,以完整扫查。其次,需要使用多种形状和尺寸的线阵探头,以达到与复杂探头相同的性能。克服探头设计缺陷的其中一个方法是制作专用线阵探头。如图3-4和图3-5所示为曲面线阵和聚焦线阵等不同的线阵。

图3-3 线阵结构

图3-4 曲面线阵

图3-5 聚焦线阵

曲面线阵在工业超声波检测领域中主要用于棒材和管材的检测或飞机部件的检测。在医学领域中应用更加广泛。

聚焦线阵主要用于需要在线阵换能器近场区聚焦的场合。这种聚焦方式可以显著提高近场分辨力。由于其扫描深度固定,限制了探头的应用。