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超聲相控陣全解析-01-初識相控陣
大家好,，我是一名接觸相控陣多年的理工男，大家也可以叫我“相工”,，哈哈,，聽起來有點(diǎn)怪怪的。
每次跟圈外人士提及相控陣,，大多數(shù)人會將它看成是一種神奇的技術(shù),，如隔山打牛。所以在外人看來雜亂無章的圖像,，而在我們看來卻栩栩如生,。而跟高探傷的圈內(nèi)人士聊到相控陣技術(shù)，大多能對相控陣技術(shù)了解一二,，但深究其中的細(xì)節(jié)也會產(chǎn)生概念的混淆,。
基于之前對相控陣技術(shù)的一些愚鈍的理解，為了讓大家看清相控陣技術(shù),，對它既不會過分崇拜,，也不會棄之如履。我希望通過我的解釋,，讓大多數(shù)人真正地了解,、理解，并使用相控陣,，使其發(fā)揮更大的作用,，為實(shí)現(xiàn)偉大的中國夢貢獻(xiàn)自己的力量。（有點(diǎn)大了）
超聲相控陣技術(shù)起源于醫(yī)療的超聲檢測,，二十世紀(jì)七十年代初期,，*出現(xiàn)用于醫(yī)療診斷的商業(yè)相控陣系統(tǒng)。二十一世紀(jì)的初期出現(xiàn)了用于工業(yè)領(lǐng)域的便攜式,、電池供電的相控陣儀器,。
醫(yī)療與工業(yè)檢測雖然都使用超聲相控陣技術(shù)，但為什么我每次去醫(yī)院檢查B超依然對醫(yī)療的B超圖像一頭霧水,，感覺我學(xué)到了假的相控陣,，真是隔行如隔山呀。
言歸正傳，什么是超聲相控陣技術(shù),？“超聲相控陣”這個(gè)名字其實(shí)已經(jīng)高度概括了這門技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn),，即：
1）使用“超聲”技術(shù)，即基本原理都是繞不開超聲的基本原理,，特別是脈沖反射法檢測是超聲相控陣常用的檢測方法,。所以如果對于一個(gè)工件，無論使用何種常規(guī)超聲檢測技術(shù),，從原理上講都無法檢測的時(shí)候,，那相控陣也極可能無能為力，所以相控陣技術(shù)不是“神”,，它也有脆弱的一面,；
2）“相控”，即需要通過對每個(gè)晶片的激發(fā)時(shí)間和激發(fā)次序的變化,，來控制終合成聲束的方向和聚焦等特性,。請注意，可以控制每個(gè)晶片的激發(fā)時(shí)間和激發(fā)次序是相控陣的核心價(jià)值,；
3）“陣”,，即陣列，多晶片排列是超聲相控陣的另一大特點(diǎn),，即通過多晶片的排列組合來得到更大的覆蓋面積和更多可能的變化,。
超聲相控陣探頭包含16到128個(gè)數(shù)量不等的小型單個(gè)晶片，有密集恐懼癥的小盆友就不要打開相控陣探頭或者導(dǎo)線了,，容易癥狀發(fā)作,。
這么多晶片是如何協(xié)同工作的呢？這里涉及到了波前（wave front）的概念,。
那么問題又來了,，什么是“波前”？波前即聲波傳播的前沿,，當(dāng)通過儀器控制如上圖的16個(gè)晶片（黃色為晶片）,，左邊第1晶片先激發(fā)，之后的晶片依次延遲幾個(gè)納秒（ns）激發(fā)（綠色為延遲規(guī)則）,，這樣當(dāng)右邊晶片開始激發(fā)的時(shí)候,，第1晶片出來的聲波已經(jīng)跑老遠(yuǎn)了。
這不公平呀,，說好了大家同進(jìn)退,、共患難，為啥你們先跑了,，留下我第16號晶片后出來,，而第1號晶片也在抱怨,，為啥我跑的路多。
但正是這種大家齊心協(xié)力按照上面的延遲法則前進(jìn),，才會終手拉手形成一個(gè)斜角度的聲束,。
如果大家按照圓弧型的延遲法則前進(jìn)，則終會發(fā)現(xiàn)大家會在某一個(gè)深度上集合到一點(diǎn),，這就形成了聚焦的聲束,。
總結(jié)下來，超聲相控陣技術(shù)就是通過相控陣儀器控制多晶片的超聲相控陣探頭中晶片的激發(fā)時(shí)間和激發(fā)次序的變化,，以實(shí)現(xiàn)聲束的偏轉(zhuǎn)和聚焦等相控陣*的性能,。
此處需要注意的是不同晶片間的激發(fā)時(shí)間的延遲是納秒（ns）量級的，這個(gè)概念在后面會被提及和比較,。
待續(xù)
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文章轉(zhuǎn)自工業(yè)檢測大時(shí)代