超聲相控陣檢測技術(shù)20世紀60年代就已經(jīng)出現(xiàn)，被應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域。但是由于固體中波動傳播復(fù)雜性、系統(tǒng)復(fù)雜性和成本費用高等因素存在，限制了超聲相控陣檢測技術(shù)在無損檢測中的運用。而電子技術(shù)和計算機技術(shù)以及壓電復(fù)合材料等高新技術(shù)被廣泛綜合應(yīng)用，促進了超聲相控陣技術(shù)發(fā)展，并且漸漸應(yīng)用到工業(yè)無損檢測中。
    現(xiàn)代技術(shù)飛速發(fā)展，帶動了很多高新技術(shù)在超聲相控陣技術(shù)中被綜合應(yīng)用，從而降低了相控陣系統(tǒng)復(fù)雜性與制作費用^[1]。而且相控陣技術(shù)具有比傳統(tǒng)超聲波檢測更加明顯的優(yōu)勢，使得超聲相控陣檢測技術(shù)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)無損檢測領(lǐng)域，并且日漸得到人們重視，迎來了很大的發(fā)展空間。
    超聲相控陣檢測技術(shù)
    超聲相控陣檢測技術(shù)建立在惠更斯原理上，其探頭由許多個晶片組成。要應(yīng)用時，則需要按照相關(guān)規(guī)則以及時序激活探頭中一組或全部晶片，其中相控陣儀器的控制能力與檢測需要決定著晶片激活數(shù)量。晶片被激活后，發(fā)出的超聲波即為次波。每一個晶片的次波會彼此干涉，形成新波陣面并傳播開來，從而形成超聲波束檢測工件。
    無損檢測技術(shù)
    無損檢測就是在不損壞被檢測設(shè)備的基礎(chǔ)上，根據(jù)物理特性將被檢對象的內(nèi)外部缺陷的位置、形狀、大小以及擴展趨勢的一種現(xiàn)代化檢測技術(shù)。以往，無損檢測的應(yīng)用具有宏觀不連續(xù)性，幾乎只是對使用過一段時間的結(jié)構(gòu)件進行檢測。而后來的事實證明，無損檢測適合應(yīng)用在材料生產(chǎn)以及應(yīng)用的所有過程中，可以被廣泛推廣。而常用的無損檢測方法存在5種，即為射線檢測、磁粉檢測、滲透檢測、渦流檢測和超聲檢測。
    超聲相控陣無損檢測技術(shù)基本原理與特點
    相控陣超聲無損檢測與傳統(tǒng)超聲無損檢測技術(shù)不同，其基本原理為相位控制，包括發(fā)射和接收兩個部分。其中發(fā)射部分是指可將電子技術(shù)應(yīng)用在陣元的發(fā)射相位與超聲強度的調(diào)整方面，使得聲束發(fā)生偏轉(zhuǎn)與聚焦?？筛鶕?jù)相關(guān)要求對焦點位置與聚焦方向進行動態(tài)自由調(diào)節(jié)，也就是將每個陣元中發(fā)射信號的相位進行調(diào)整，使得每個陣元在到達焦點時，其聲束相位相同，實現(xiàn)相控聚焦。
    基于互易定理的相控陣接收時，回波到達每個陣元會存在相應(yīng)時間差，而相控陣則會按照其時間差對各個陣元接收的信號實行延時補償。然后再將聲束合成，使得待定位置上的回波信號疊加起來，達到增強的作用。至于其他方向的回波信號會被減弱或者抵消。
    各個陣元的相位和幅度控制以及聲束的形成使得相控陣出現(xiàn)聚焦和變跡等多種效果，其檢測技術(shù)最大的特點就是聲束角度可控以及動態(tài)聚焦。
    超聲相控陣技術(shù)優(yōu)勢
   與傳統(tǒng)超聲檢測技術(shù)相比，超聲相控陣技術(shù)更具靈活性，檢測速度也較快，能夠檢測一些復(fù)雜結(jié)構(gòu)件和盲區(qū)位置的缺陷。超聲相控陣技術(shù)并不需要更換探頭，其探頭尺寸也更小，可以對聚焦長度和聚焦尺寸以及聲束方向進行優(yōu)化控制，其分辨力和信噪比以及缺陷檢出率作用十分顯著。另外，超聲相控陣技術(shù)可以通過控制局部晶片單元組合的聲場，進行電子高速掃描，同時對試件高速、多方位以及多角度檢測。超聲相控陣技術(shù)的檢測結(jié)果非常直觀，可以實時顯示出來。如果在掃查的過程中同時進行分析與評判，則可以對其進行打印以及存盤，將檢測的結(jié)果永久保存下來。
    超聲相控陣檢測技術(shù)在電站設(shè)備無損檢測中的運用案例
    超聲相控陣檢測技術(shù)在電站設(shè)備無損檢測中被廣泛應(yīng)用，下面以電站鍋爐無損檢測新技術(shù)為例對其進行探討。
    電站鍋爐是現(xiàn)代化發(fā)展過程中供電所必須的設(shè)備，隨著科學(xué)技術(shù)的日益提高，不少檢測技術(shù)被廣泛應(yīng)用于電站鍋爐的安全運行保障中。其中無損檢測技術(shù)應(yīng)用很廣泛，新型無損檢測技術(shù)以及儀器的日漸普及成為了該技術(shù)更加廣泛被應(yīng)用的催化劑。
    電站鍋爐機組系統(tǒng)比較復(fù)雜，是綜合性比較強的承壓設(shè)備。而該設(shè)備存在著很多方面的限制使得系統(tǒng)無法正常運行，比如高溫、腐蝕和高壓，讓設(shè)備狀態(tài)很不穩(wěn)定，存在著泄露或者爆炸等不安全隱患。要維持設(shè)備正常運行，就要對該設(shè)備的各方面工作進行對應(yīng)調(diào)整，包括設(shè)計、制造、施工、安裝和檢查等。因此可以為該設(shè)備營造出一個安全穩(wěn)定的允許環(huán)境，充分發(fā)揮了無損檢測技術(shù)的作用。
    應(yīng)用超聲相控陣檢測技術(shù)進行檢測時，可以使得超聲波束在設(shè)備某一位置處檢測出不同幾何形狀，還可以使得其他相控陣探頭取代不同角度普通探頭。在早期時，由于相控陣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式比較復(fù)雜，而且使用成本高，消耗多，限制了其在無損檢測中的應(yīng)用。而隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，超聲相控陣檢測技術(shù)不但越發(fā)成熟，而且漸漸被廣泛應(yīng)用于工業(yè)無損檢測之中。相控陣檢測技術(shù)就經(jīng)常應(yīng)用于汽輪機葉片根部和渦輪圓盤的檢測以及火車輪軸檢測等等。
    應(yīng)用于鍋爐檢測的相控陣檢測技術(shù)則比較少見，然而該技術(shù)對于電站鍋爐的主要結(jié)構(gòu)裝置卻具有重要檢測效果。根據(jù)電站鍋爐的相關(guān)檢測標準，要明確判定其內(nèi)部是否存在裂紋，應(yīng)該采用超聲波對過熱器和再熱器出口箱等引入管孔橋部位進行探傷檢查。但也因為在引入之后的過熱器管和再熱器管相對比較集中，在常規(guī)超聲波檢測方法下，很難進行鋸齒狀移動，以致于檢測技術(shù)控制運用的效果發(fā)揮不出來，為普通超聲波檢測操作帶來了困難。
    在運用相控陣技術(shù)的過程中，結(jié)合軟件可以不斷調(diào)整換能器陣列所形成的波束角度與焦距等參數(shù)，使得不移動探頭達到焊縫掃查要求。除此之外，還可以提高電站鍋爐集箱孔橋部位檢測數(shù)據(jù)的準確性，以確保現(xiàn)場檢測工作得到順利有效開展。
    相控陣技術(shù)同樣逐漸普及到電站鍋爐厚壁焊縫檢測中。在選擇相控陣儀器與探頭時，企業(yè)會投入比較多成本。而采用相控陣設(shè)備要取代普通數(shù)字式超聲儀對電站鍋爐進行檢驗時，尚需一段時間。

    在科學(xué)技術(shù)的推動下，先進的相控陣超聲技術(shù)在無損檢測領(lǐng)域里的運用更加廣泛。這不僅有利于保護電站鍋爐的正常運行，也使得無損檢測技術(shù)與以后電站設(shè)備運行技術(shù)的發(fā)展緊密相連， 創(chuàng)造出理想的社會效益以及經(jīng)濟效益。