第壹章是超聲相控陣檢測技術的發展歷史和優勢。
1.1超聲相控陣檢測技術發展歷程
20世紀20年代，蘇聯科學家S.J.Slkolov開始研究超聲成像。此後，由於各種技術原因，超聲成像的研究進展緩慢。隨著電子技術和計算機技術的飛速發展，超聲成像的研究和應用得到了極大的推動。目前，在無損檢測領域，已經開發或正在研究的超聲檢測成像方法主要有以下幾種。
1.掃描超聲成像:脈沖超聲回波(實際上是超聲換能器將超聲回波的波形轉換成電信號)可以通過不同的顯示方式顯示在顯示屏上，包括A型、B型、C型、P型和F型掃描。
2.超聲全息術:基於波前重構的原理，即物波和參考波幹涉形成的圖案(全息圖)，然後通過逆衍射積分的重構過程獲得物體的圖像。早期的超聲全息術模仿光學全息術的原理，采用液面成像。目前聲全息學研究比較活躍的方法是掃描聲全息術，大致可分為激光束掃描聲全息術和計算機再現聲全息術。
3.超聲波顯微鏡(Ultrasonic microscope):利用聲波對物體內部的聲學不連續性(如缺陷、機械性能或微結構變化)進行高分辨率成像檢測的系統和技術。其原理是用高頻(工作頻率可高達2GHz)超聲波照射樣品，形成樣品微觀聲學參數的分布，獲得被測物體表面和近表面結構的高分辨率圖像。
4.超聲CT:計算機斷層掃描，是從X射線CT發展而來的壹種超聲成像技術。它利用壹束超聲波依次以不同的方位角照射物體，同時探測目標在物體中的散射波(即投影)，然後通過投影計算出重建目標的圖像。目前超聲CT主要有兩種類型:透射型和反射型，圖像重建有兩種理論，即射線理論和衍射理論。
5.ALOK超聲成像(振幅和Lauf zeit orts kurven)技術，即振幅-傳播時間-位置曲線技術。利用振幅-傳播時間-位置曲線，通過傳播時間補償和信號疊加的方法，從回叫信號中識別出來自缺陷的回波信息，並去除噪聲信號，給出以B模式顯示的缺陷圖像。
6.衍射傳播時間技術(TOFD):壹種依靠超聲波與缺陷端相互作用產生的衍射波來檢測和定量檢測缺陷的技術，可以給出A掃顯示、D掃和B掃灰度圖像顯示。
7.合成孔徑聚焦技術(SAFT):壹種利用小孔徑換能器和低工作頻率獲得高空間分辨率的超聲探測技術，可在近場工作，實現三維成像。
8.超聲相控陣成像:通過控制陣列換能器中各陣元激勵(或接收)脈沖的時間延遲，改變各陣元發射(或接收)的聲波到達(或來自)物體中某壹點時的相位關系，從而實現焦點和波束指向的變化，從而完成相控陣波束合成，形成成像掃描線。可以給a型、B型、C型、P型和3D掃描成像。
到目前為止，超聲相控陣技術已經有近20年的發展歷史。最初主要用於醫療領域。在醫學超聲成像中(如圖1-1)，利用相控陣換能器快速移動聲束對被檢器官進行成像(如圖1-2)，而大功率超聲利用其可控聚焦特性對腫瘤進行局部加熱治療，從而加熱目標組織，降低非目標組織的功率吸收。首先，系統的復雜性、波在固體中傳播的復雜性以及高昂的成本限制了它在工業無損檢測中的應用。然而，隨著電子技術和計算機技術的快速發展，超聲相控陣技術逐漸應用於工業無損檢測。
圖1-1醫用相控陣設備圖1-2器官檢查
近年來，超聲相控陣技術因其靈活的波束偏轉和聚焦性能而受到越來越多的關註。由於壓電復合材料、可控納秒脈沖信號、數據處理與分析、軟件技術和計算機仿真在超聲相控陣成像領域的綜合應用，超聲相控陣檢測技術發展迅速，並逐步應用於工業無損檢測領域。
在超聲相控陣成像檢測儀器和設備方面，國外致力於發展相控陣檢測系統和設備，如以色列SONOTRON NDT公司、加拿大R/D TECH公司、美國GE公司、日本OLYMPUS公司、英國SONATEST公司、英國技術設計公司等。，並在各行各業的無損檢測領域成功開發。
工作申請。與此同時，國內也有很多公司在研究超聲相控陣檢測設備，如廣州多普電子科技有限公司、汕頭超聲研究所、武漢中科創新科技有限公司等，這些設備已經逐步投產並在市場上推廣。
1.2超聲波相控陣檢測的優勢
與其他無損檢測方法相比，超聲相控陣檢測具有以下優點:
1)采用電子方式控制聲束聚焦和掃描，探測速度提高壹倍；
①超聲波束的方向可以自由改變；
②焦點可以調節，甚至可以動態對焦；
③探頭固定時可實現超聲扇形掃描或線掃描；