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目次
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本書是一本相控陣超聲波檢測人員資格鑒定認證的培訓教材，由中國中車焊接和無損檢測培訓中心組織行業專家按照ISO/TR 25107―2016《無損檢測 無損檢測人員培訓大綱》、GB/T 9445―2015《無損檢測 人員資格鑒定與認證》和EN473/ISO 9712―2015《無損檢測 人員資格鑒定與認證》標準要求編寫而成。
本書共分12章，主要內容包括：概述、超聲波檢測物理基礎、探頭、聲束合成、相控陣掃描顯示和掃查方式、相控陣超聲波檢測儀器、相控陣超聲波檢測系統校準檢查、檢測靈敏度、檢測和結果評定、相控陣超聲波檢測技術在軌道交通領域中的應用、相控陣超聲波檢測技術的其他應用和工藝規程等。
本書既注重理論與實踐應用的結合，又緊跟現代科學技術的發展，並及時介紹國內外相控陣超聲波檢測的新觀點和新技術。本書除作為相控陣超聲波檢測人員資格鑒定認證培訓教材外，也可供各企業生產一線人員、質量管理及檢測人員、安全監督人員、工藝技術人員、研究機構及大專院校相關專業師生學習參考。
本書共分12章，主要內容包括：概述、超聲波檢測物理基礎、探頭、聲束合成、相控陣掃描顯示和掃查方式、相控陣超聲波檢測儀器、相控陣超聲波檢測系統校準檢查、檢測靈敏度、檢測和結果評定、相控陣超聲波檢測技術在軌道交通領域中的應用、相控陣超聲波檢測技術的其他應用和工藝規程等。
本書既注重理論與實踐應用的結合，又緊跟現代科學技術的發展，並及時介紹國內外相控陣超聲波檢測的新觀點和新技術。本書除作為相控陣超聲波檢測人員資格鑒定認證培訓教材外，也可供各企業生產一線人員、質量管理及檢測人員、安全監督人員、工藝技術人員、研究機構及大專院校相關專業師生學習參考。
名人/編輯推薦
無損檢測從業者學習和考證的必備教材，中車萬升雲等無損檢測專家新作
目次
前言
第1章 概述1
1.1相控陣超聲波檢測技術的發展1
1.2相控陣超聲波檢測的優點和局限性1
1.2.1優點1
1.2.2局限性2
第2章 超聲波檢測物理基礎3
2.1波的反射3
2.2波的折射3
2.3波的衍射3
2.4偏振3
2.5干涉4
2.6相干波源4
2.7惠更斯原理4
2.8波陣面的形成5
第3章 探頭7
3.1相控陣探頭類型8
3.1.1線陣8
3.1.2矩陣9
3.1.3環陣10
3.1.4 Rho-theta陣列10
3.1.5其他陣列類型11
3.2探頭和楔塊的選擇12
3.2.1頻率和帶寬12
3.2.2延遲和楔塊角度12
3.2.3陣列尺寸13
3.2.4楔塊14
3.2.5楔塊上的探頭14
第4章 聲束合成15
4.1聲束偏轉和聚焦17
4.2相控陣探頭術語18
4.2.1激發孔徑19
4.2.2非主動孔徑19
4.2.3有效激發孔徑19
4.2.4橫向分辨力、角分辨力和軸向分辨力20
4.2.5主瓣22
4.2.6旁瓣22
4.2.7柵瓣22
4.2.8聲束變跡23
4.3延遲計算24
4.3.1聲束聚焦計算24
4.3.2聲束偏轉計算25
4.4費馬定理27
4.5聚焦法則27
4.6聲場28
4.6.1近場區29
4.6.2聚焦形狀29
4.6.3焦距30
4.6.4聚焦增益32
4.6.5歸一化焦距33
4.6.6聲束尺寸33
4.6.7焦區34
4.6.8聲束擴散和半擴散角37
4.7相控陣聲束特性37
4.7.1矩形探頭計算38
4.7.2角分辨力計算40
4.8聲束偏轉極限43
4.9靈敏度和信噪比（S/N）45
第5章 相控陣掃描顯示和掃查方式46
5.1聚焦法則設置46
5.1.1扇掃描46
5.1.2電子（線性）掃描47
5.1.3固定聲束掃描47
5.1.4性能對比48
5.2掃查方式48
5.2.1柵格掃查48
5.2.2斜向掃查49
5.2.3螺旋掃查49
5.2.4螺線掃查50
5.3編碼掃查方式50
5.3.1往復掃查51
5.3.2單向掃查51
5.3.3沿線掃查（單軸掃查方式）51
5.4聲束控制組合技術52
第6章 相控陣超聲波檢測儀器53
6.1概述53
6.2超聲波採集模式54
6.3發射器類型55
6.4圖像形成55
6.5變跡58
6.6模擬與數字聲束成形對比59
6.7相控陣超聲波檢測儀器進展59
6.8設備硬件基礎60
6.8.1脈衝發生器和接收器60
6.8.2數據采集和自動化系統68
6.8.3運行（自動化和半自動化系統）71
6.8.4掃查和數據采集75
6.8.5掃查裝置85
6.8.6掃描顯示和掃描裝備86
6.8.7存儲和數字化89
第7章 相控陣超聲波檢測系統校準檢查93
7.1儀器線性校準93
7.1.1時基線性（水平線性）94
7.1.2顯示高度線性96
7.1.3幅值控制線性98
7.2陣元有效性的評定100
7.2.1手工檢查100
7.2.2預設程序101
7.3聲束角度和偏移點的確定102
7.4聲束特性104
7.5相控陣聲束偏轉極限的確定106
7.6用於系統驗證的校準塊109
第8章 檢測靈敏度110
8.1用於費馬計算的參數110
8.1.1聲速的確定112
8.1.2楔塊延遲時間的確定113
8.1.3衰減的補償114
8.2檢測靈敏度反射體116
8.2.1內部反射體117
8.2.2表面反射體118
8.3對不定向缺欠的敏感性119
8.4手動校準和自動校準120
8.4.1參考靈敏度DAC曲線的繪製120
8.4.2參考靈敏度TCG曲線的繪製121
第9章 檢測和結果評定123
9.1檢測技術123
9.1.1接觸技術和液浸技術123
9.1.2手工檢測和自動檢測123
9.1.3聚焦形式125
9.1.4掃描範圍126
9.2數據采集和分析127
9.2.1參數設置127
9.2.2文件結構131
9.2.3軟件選項132
9.2.4數據分析135
9.3材料加工形式和缺欠類型137
9.3.1材料加工形式137
9.3.2缺欠類型138
9.4結果評定138
9.4.1幾何結構信號139
9.4.2缺欠顯示140
9.4.3缺欠定性142
9.4.4缺欠定量146
第10章 相控陣超聲波檢測技術在軌道交通領域中的應用149
10.1車軸相控陣超聲波檢測149
10.1.1車軸149
10.1.2檢測方法150
10.1.3數據分析152
10.2齒輪相控陣超聲波檢測153
10.3螺栓不解體相控陣導波在役檢測158
10.3.1螺栓158
10.3.2檢測部位和缺欠158
10.3.3檢測方法158
10.3.4數據分析159
10.4鋼軌相控陣超聲波檢測161
10.4.1鋼軌161
10.4.2檢測部位和缺欠161
10.4.3檢測方法162
10.4.4數據分析165
第11章 相控陣超聲波檢測技術的其他應用171
11.1奧氏體不銹鋼焊縫相控陣超聲波檢測171
11.2複合材料相控陣超聲波檢測175
11.3相控陣二維成像管道腐蝕檢測179
第12章 工藝規程181
12.1範圍181
12.2規範性引用文件181
12.3術語及定義182
12.4安全182
12.5人員資質182
12.6焊縫標識和零位182
12.7掃查面準備183
12.8檢測區域183
12.9檢測設備183
12.10設備校驗184
12.11設備檢查186
12.12檢測技術186
12.13結果評定（驗收準則）186
12.14檢測結果記錄187
12.15違規行為187
附錄188
附錄A出射點公式188
附錄B25～44mm板厚對接焊縫檢測技術190
參考文獻193
第1章 概述1
1.1相控陣超聲波檢測技術的發展1
1.2相控陣超聲波檢測的優點和局限性1
1.2.1優點1
1.2.2局限性2
第2章 超聲波檢測物理基礎3
2.1波的反射3
2.2波的折射3
2.3波的衍射3
2.4偏振3
2.5干涉4
2.6相干波源4
2.7惠更斯原理4
2.8波陣面的形成5
第3章 探頭7
3.1相控陣探頭類型8
3.1.1線陣8
3.1.2矩陣9
3.1.3環陣10
3.1.4 Rho-theta陣列10
3.1.5其他陣列類型11
3.2探頭和楔塊的選擇12
3.2.1頻率和帶寬12
3.2.2延遲和楔塊角度12
3.2.3陣列尺寸13
3.2.4楔塊14
3.2.5楔塊上的探頭14
第4章 聲束合成15
4.1聲束偏轉和聚焦17
4.2相控陣探頭術語18
4.2.1激發孔徑19
4.2.2非主動孔徑19
4.2.3有效激發孔徑19
4.2.4橫向分辨力、角分辨力和軸向分辨力20
4.2.5主瓣22
4.2.6旁瓣22
4.2.7柵瓣22
4.2.8聲束變跡23
4.3延遲計算24
4.3.1聲束聚焦計算24
4.3.2聲束偏轉計算25
4.4費馬定理27
4.5聚焦法則27
4.6聲場28
4.6.1近場區29
4.6.2聚焦形狀29
4.6.3焦距30
4.6.4聚焦增益32
4.6.5歸一化焦距33
4.6.6聲束尺寸33
4.6.7焦區34
4.6.8聲束擴散和半擴散角37
4.7相控陣聲束特性37
4.7.1矩形探頭計算38
4.7.2角分辨力計算40
4.8聲束偏轉極限43
4.9靈敏度和信噪比（S/N）45
第5章 相控陣掃描顯示和掃查方式46
5.1聚焦法則設置46
5.1.1扇掃描46
5.1.2電子（線性）掃描47
5.1.3固定聲束掃描47
5.1.4性能對比48
5.2掃查方式48
5.2.1柵格掃查48
5.2.2斜向掃查49
5.2.3螺旋掃查49
5.2.4螺線掃查50
5.3編碼掃查方式50
5.3.1往復掃查51
5.3.2單向掃查51
5.3.3沿線掃查（單軸掃查方式）51
5.4聲束控制組合技術52
第6章 相控陣超聲波檢測儀器53
6.1概述53
6.2超聲波採集模式54
6.3發射器類型55
6.4圖像形成55
6.5變跡58
6.6模擬與數字聲束成形對比59
6.7相控陣超聲波檢測儀器進展59
6.8設備硬件基礎60
6.8.1脈衝發生器和接收器60
6.8.2數據采集和自動化系統68
6.8.3運行（自動化和半自動化系統）71
6.8.4掃查和數據采集75
6.8.5掃查裝置85
6.8.6掃描顯示和掃描裝備86
6.8.7存儲和數字化89
第7章 相控陣超聲波檢測系統校準檢查93
7.1儀器線性校準93
7.1.1時基線性（水平線性）94
7.1.2顯示高度線性96
7.1.3幅值控制線性98
7.2陣元有效性的評定100
7.2.1手工檢查100
7.2.2預設程序101
7.3聲束角度和偏移點的確定102
7.4聲束特性104
7.5相控陣聲束偏轉極限的確定106
7.6用於系統驗證的校準塊109
第8章 檢測靈敏度110
8.1用於費馬計算的參數110
8.1.1聲速的確定112
8.1.2楔塊延遲時間的確定113
8.1.3衰減的補償114
8.2檢測靈敏度反射體116
8.2.1內部反射體117
8.2.2表面反射體118
8.3對不定向缺欠的敏感性119
8.4手動校準和自動校準120
8.4.1參考靈敏度DAC曲線的繪製120
8.4.2參考靈敏度TCG曲線的繪製121
第9章 檢測和結果評定123
9.1檢測技術123
9.1.1接觸技術和液浸技術123
9.1.2手工檢測和自動檢測123
9.1.3聚焦形式125
9.1.4掃描範圍126
9.2數據采集和分析127
9.2.1參數設置127
9.2.2文件結構131
9.2.3軟件選項132
9.2.4數據分析135
9.3材料加工形式和缺欠類型137
9.3.1材料加工形式137
9.3.2缺欠類型138
9.4結果評定138
9.4.1幾何結構信號139
9.4.2缺欠顯示140
9.4.3缺欠定性142
9.4.4缺欠定量146
第10章 相控陣超聲波檢測技術在軌道交通領域中的應用149
10.1車軸相控陣超聲波檢測149
10.1.1車軸149
10.1.2檢測方法150
10.1.3數據分析152
10.2齒輪相控陣超聲波檢測153
10.3螺栓不解體相控陣導波在役檢測158
10.3.1螺栓158
10.3.2檢測部位和缺欠158
10.3.3檢測方法158
10.3.4數據分析159
10.4鋼軌相控陣超聲波檢測161
10.4.1鋼軌161
10.4.2檢測部位和缺欠161
10.4.3檢測方法162
10.4.4數據分析165
第11章 相控陣超聲波檢測技術的其他應用171
11.1奧氏體不銹鋼焊縫相控陣超聲波檢測171
11.2複合材料相控陣超聲波檢測175
11.3相控陣二維成像管道腐蝕檢測179
第12章 工藝規程181
12.1範圍181
12.2規範性引用文件181
12.3術語及定義182
12.4安全182
12.5人員資質182
12.6焊縫標識和零位182
12.7掃查面準備183
12.8檢測區域183
12.9檢測設備183
12.10設備校驗184
12.11設備檢查186
12.12檢測技術186
12.13結果評定（驗收準則）186
12.14檢測結果記錄187
12.15違規行為187
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附錄A出射點公式188
附錄B25～44mm板厚對接焊縫檢測技術190
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