无损检测中使用的常规超声探头就晶片数量而言通常有两种：一种是只包含一个晶片，这个晶片既用于生成又用于接收高频声波；另一种包含一对晶片，一个晶片用于发射声波，另一个用于接收声波。而相控阵探头一般是一个换能器组件，这个组件包含16到256个数量不等的小型单个晶片，每个晶片可被分别触发。这些可以排列成条形（线性阵列）、环形（环形阵列）、圆形矩阵（圆形阵列）或更复杂的形状与常规探头相同，相控阵探头可以安装楔块，形成一个角度声束组件，用于直接接触法的检测；也可以利用水作为耦合剂，用于水浸法检测中。探头频率通常在2 MHz至10 MHz的范围内。相控阵系统还将包含一台复杂的基于计算机的仪器，可以驱动多晶片探头，接收返回的回波并进行数字化，然后以各种标准格式绘制回波信息。与传统的超声波探伤仪不同，相控阵系统可以通过一定范围的折射角或沿着线性路径发射声束，或在许多不同的深度动态聚焦。因此，相控阵系统可以提高检测设置的灵活性和能力。

相控阵超声检测的工作原理是什么？

从基本的意义上说，相控阵系统利用了波动物理学的相位调整原理。其改变了一系列输出超声波脉冲之间的时间，使得阵列中每个晶片产生的单个波前相互结合，以可预测的方式增加或消除能量，从而控制和塑造声束。

要达到这个目的，需要以极小的时间差分别对探头的晶片进行脉冲触发。通常，将晶片分组进行脉冲发射，每组包含4到32个数量不等的晶片。通过加长孔径的方法，可以减少不希望发生的声束扩散，完成锐利度更强的聚焦，从而有效地提高灵敏度。被称为“聚焦法则计算器”的软件根据探头和楔块的特性以及被测材料的几何形状和声学属性，确定向每组晶片发射脉冲的特定延迟时间，以生成想要的声束形状。然后由仪器的操作软件所选择的已编好程序的脉冲发射序列，会在被测材料中发射一系列单个的波前。这些交汇在一起的波前在某些位置得到加强，在另一些位置被减弱，从而形成一个单一的主要波前。这个主波前在被测材料内部传播，而且与任何常规超声波一样在遇到裂纹、不连续性缺欠、底面及其他材料边界时会产生回波。声束可以不同的角度、不同的焦距，以及不同的焦点大小被动态偏转，其目的是使单个探头组合件通过一系列不同的视角完成对整个被测材料的检测。声束的这种电子偏转完成得很迅速：一瞬间就可以完成多个角度或多个聚焦深度的扫查。

回波被不同的晶片或晶片组接收，并在必要时进行时间偏移计算，以补偿这些变化着的楔块延迟，然后再进行汇总。与常规单晶探头实际上将触及被测区域的所有声束的效果融合在一起不同的是，相控阵探头可以根据回波到达每个晶片的时间及其波幅，在空间上对返回的波前进行分拣。仪器软件对声束进行处理时，会将每个返回的聚焦法则认作是以某个具体角度、从线性声程上的某个点、和/或从某个具体的聚焦深度反射回来的声束。然后，可以以几种不同的格式显示回波信息。