相控阵超声检测系统特性评价的具体要求（中）
李衍 无锡市锅炉压力容器学会无损检测专委会2 相控阵声束变角范围的测定
2．1 概述
1)这里说明测定相控阵探头声束转向能力的变角范围，所述方法只涉及在主动面内的声束变角情况。探头可用水浸法，也可用接触法测试。但要注意，用接触法测试时，若不采取适当措施，确保耦合条件稳定，遇到的变量有可能使测试值超差。
2)相控阵探头声束扫查有效角度范围的推荐值，相关于探头阵列中各阵元的声束扩散角。当采用脉冲回波法时，可考虑单个阵元用6dB回波包络法确定的变角范围。因此，可根据标称频率和制造方提供的阵元尺寸，计算出相控阵探头声束可变角范围的理论值。但有几个参数会影响理论计算。这些参数主要相关于探头的标称频率。有些参数则影响实际频率，如脉冲长度、阻尼、延迟线或折射楔的使用、以及制造过程中厚度搭接层和匹配层的变化等。
3)对本标准规定的程序，声束可变角能力的评价是基于改变角度位移时的信噪比的比较。声束可变角能力也受声束投影要求的影响。要求声束聚焦的应用，可不要求达到非聚焦声束一样的可变角范围。
4)可变角能力随声程距离、阵列窗口(aperture)及材质而异。
2．2 配置和测试方法
1)按检测条件，设置探头聚焦法则。检测条件包括水浸或接触式、折射楔或延迟线、非聚焦或聚焦式(界定的焦距)，以及被检材料等。
2)视应用的距离或距离范围，在材料与被检试件相同的试块中，加工一系列深度位置不同而声程距离相同的横孔，如图5所示。图中以放置探头的位置为中心，以半径分别为25mm和50mm的圆弧线上，钻有一系列相邻间隔为5。的横孔(孔径分别为φ1mm和φ2mm)。
3)对不同的应用，也可作类似的评价。当需设置一组聚焦法则以给出在某一平面内而非某一声程距离处的分辨力时，就可用相关平面来评定声束的变角范围。用于评定的试块可在相关平面内设置横孔。如图6所示，在离标称入射点特定距离的垂直面和水平面上，加工了一系列横孔，相邻声线间隔均为5。。另外，也可根据需要，将横孔设置在对探测面有一定倾角的其它平面上。
4)应将探头置于试块上，使声束入射点对准试块中心线，来进行声束特性评定。若使用无延时线(即无折射楔)的探头，即采用排在一个平面内的所有晶片阵列，应使晶片阵列的中点对准此中心线。对只用部分阵元的聚焦法则来说，应使阵元窗口的中点对准此中心线。当使用延时线、折射楔或水浸法时，要求通过校准来修正表观入射点在试块探测面上的移动。若探头用直接接触法在图8所示评定试块上测试，则中心线两侧的不对称性，可防止正负扫查角度被同时评定。要用这种试块评定两个方向的扫查范围，应先将探头朝一个方向测试，然后转过180。，再朝反方向进行测试。
5)A扫描取样过程中的角度步进量，对认知的扫查范围有影响。S扫描取样过程中，建议可变角测评用的角度步进限值最大为1°。在图7和图8中，大力，也可采用或大或小的间隔。
6)可变角限值的评定应使用相邻两横孔之间最大与最小信号波幅的dB差来进行。例如，当相控阵探头置于图7所示试块上扫查+45。横孔时，波幅差为6dB的高端横孔对，应视为探头设置的最大可变角能力。
7)认可的变角范围，可用相邻孔之间达到预定波幅差的最大与最小角度表示。根据应用，可规定用6dB或20dB作为所需分隔的波幅差。
8)可变角能力可看作相控阵调控超声声束的先决条件。例如，相控阵系统要求达到的最小变角能力是：对φ2mm横孔具有5。分辨力，对标称的中间角度有加减20。的范围。反之，系统可能要求限于S扫描不超过达到规定信号间隔的评定角度，如相隔5。的φ2mm横孔之间波幅差20dB。
9)另外，也可用给定深度或声程距离的单个横孔进行测试评定。可变角能力的评定，要根据最大和最小角度时的A扫描显示，观察回波幅度最高时的信噪比。可变角范围要达到预定的信噪比。用此法时必须注意，不要在栅瓣信号上达到峰值。此法也要求确认横孔位于算出的折射角上。
