从常规超声到相控阵的思考2——扫查方法和模拟试块

1、两种扫查方法的比较，优点和缺点

常规超声的基本扫查方法是锯齿扫查。相控阵的基本扫查方法是沿线扫查。

相控阵为什么要用沿线扫查作为基本扫查方式呢？因为沿线扫查容易实现检测结果成像。

相控阵能不能采用锯齿扫查呢？当然是可以的，但是成像就比较困难。

沿线扫查比锯齿扫查的检测速度快，容易实现扫查的自动化或半自动化。

锯齿扫查比沿线扫查覆盖范围大，手工操作比较方便。

如果利用锯齿扫查+相控阵电子扇扫描，得到的缺陷反射回波波幅最高（想一想，为什么？）。

如果利用沿线扫查+相控阵电子扇扫描，所需的探头移动区最小。

2、沿线扫查操作与锯齿扫查的一个重要不同点

沿线扫查操作与锯齿扫查的一个重要不同点是：前者不寻找最高波。

为什么沿线扫查操作不寻找最高波？因为采用沿线扫查的目的是实现自动化检测、快速检测、大批量检测和成像检测，如果规定要寻找最高波，上述四个目标都无法实现。

由于不寻找最高波，沿线扫查和锯齿扫查检测得到的信号波幅肯定不一样。由于脉冲反射法超声的缺陷定量是依赖信号波幅的，因此可以断言，两种扫查方法对缺陷的定量结果是不同的。

沿线扫查与锯齿扫查在缺陷定量方面存在差异，对产品质量安全是否有影响？制订标准时焊缝质量分级部分是否要考虑这一因素？需要三思而后定。

3、相控阵的灵敏度设置应该用什么试块？

常规超声的灵敏度设置在对比试块，例如CSK-ⅡA，CSK-ⅢA上进行。设置灵敏度时需要用手按住探头，在试块上前后反复移动寻找横孔的最高波。这种操作方式实际上模仿了锯齿扫查的操作过程。

相控阵的基本扫查方式是沿线扫查，其灵敏度设置如果模仿锯齿扫查的操作在对比试块上进行是否合适？我认为不合适!理由很简单，工件上的相控阵检测不是这样扫的。

我认为：正因为相控阵技术是以沿线扫查方式对批量工件实施检测的，所以其灵敏度设置应该按沿线扫查方式操作，这样就不能使用CSK-ⅡA，CSK-ⅢA之类的对比试块，而应该使用可以进行沿线扫查操作的试块，最好使用模拟试块。

4、相控阵的模拟试块应该是什么样子？

这里说的模拟试块是指用焊接试板加工的试块，也就是说试块上有模拟工件结构的焊缝。模拟试块的材质、尺寸、形状、焊缝坡口与工件应相同或相近,在模拟试块的焊缝上不同位置钻几个横孔用来设置灵敏度。设置灵敏度时，探头应连接编码器按沿线扫查方式在试板上扫过去。

5、用模拟试块设置相控阵的灵敏度有什么好处？

用模拟试块和沿线扫查方式来设置灵敏度有很多好处：首先是不再模仿锯齿扫查去寻找最高波，实际在工件中的扫查方式与设置灵敏度的扫查方式完全一致，都是沿线扫查，实际检测在工件中的灵敏度与模拟试板中的灵敏度完全一样；其次试块上不同位置的横孔可以给出焊缝不同位置的信号波幅，因此可以检查覆盖焊缝的声场情况和不同位置的灵敏度；第三是消除了材质、晶粒度、扫查面粗糙度的影响；第四是可以得到非相关信号，例如焊缝结构反射信号图谱上的位置，有助于数据判读时区分真伪缺陷。

6、模拟试块的制作是不是很麻烦？

也许您会说：试块制作需要送到试块加工厂，时间长，费用高，很麻烦。我说：并不麻烦，对于制造厂来说，焊两块试板，自己钻几个精度要求不高的孔是举手之劳。

也许您会问：试块的孔怎么能自己钻呢，自己钻的孔精度不够会不会影响灵敏度设置的准确性？我的看法是：问题不大。孔加工精度对波高的影响远低于常规超声或相控阵检测的其他因素，例如仪器自身的、探头自身的、试块材质的，以及扫查带来的误差等。

思考后话：目前国际国内的相控阵标准都没有提及两种扫查方式的差异，也没用强调使用模拟试块，我在这里提出这个问题，是想广泛听取大家意见，得到有识之士的真知灼见。