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(tīng)起來(lái)有點(diǎn)怪怪的。

每次跟圈外人士提及相控陣，大多數(shù)人會(huì)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(lái)雜亂無(wú)章的圖像，而在我們看來(lái)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(duì)相控陣技術(shù)了解一二，但深究其中的細(xì)節(jié)也會(huì)產(chǎn)生概念的混淆。

基于之前對(duì)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(duì)它既不會(huì)過(guò)分崇拜，也不會(huì)棄之如履。我希望通過(guò)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(guó)夢(mèng)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(cè)，二十世紀(jì)七十年代初期，首次出現(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(cè)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(duì)醫(yī)療的B超圖像一頭霧水，感覺(jué)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(mén)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(kāi)超聲的基本原理，特別是脈沖反射法檢測(cè)是超聲相控陣常用的檢測(cè)方法。所以如果對(duì)于一個(gè)工件，無(wú)論使用何種常規(guī)超聲檢測(cè)技術(shù)，從原理上講都無(wú)法檢測(cè)的時(shí)候，那相控陣也極可能無(wú)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(guò)對(duì)每個(gè)晶片的激發(fā)時(shí)間和激發(fā)次序的變化，來(lái)控制最終合成聲束的方向和聚焦等特性。請(qǐng)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(guò)多晶片的排列組合來(lái)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(kāi)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(wèn)題又來(lái)了，什么是 波前 ？波前即聲波傳播的前沿，當(dāng)通過(guò)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(kāi)始激發(fā)的時(shí)候，第1晶片出來(lái)的聲波已經(jīng)跑老遠(yuǎn)了。

這不公平呀，說(shuō)好了大家同進(jìn)退、共患難，為啥你們先跑了，留下我第16號(hào)晶片最后出來(lái)，而第1號(hào)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(huì)最終手拉手形成一個(gè)斜角度的聲束。

如果大家按照?qǐng)A弧型的延遲法則前進(jìn)，則最終會(huì)發(fā)現(xiàn)大家會(huì)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(lái)，超聲相控陣技術(shù)就是通過(guò)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)和聚焦等相控陣特有的性能。

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(jí)的，這個(gè)概念在后面會(huì)被提及和比較。

待續(xù)

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文章轉(zhuǎn)自工業(yè)檢測(cè)大時(shí)代