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0 序言
如前所述，相控阵探头是多晶片探头，例如有的相控阵直探头有128个晶片，每个晶片宽度为1mm、长度为12mm，那么，在相邻晶片净空间距可忽略不计的情况下，可认为:探头实际Lo长度为128mm，宽度为12mm。但电路每次同时(或延时)可激发的一组晶片数，却不是128个，似乎一般情况下最多可激发32个。如果每个晶片宽度为1mm、相邻晶片净空间距可忽略不计，则探头有效长度L=32mm。本文就讨论一组、多个单晶片柱面波的合成声场是怎样的？
1 假设条件和有关计算
1.1 假设条件
设单个矩形晶片尺寸同前，为1mmX12mm(W=12mm)，超声纵波波速c=5900，公称频率f=5MHz。相邻晶片间距p近似为1mm，即p=2b，一次可同时激发的晶片数分别可为12，16，20，32个(即探头有效长度分别为L1=12mm，L2=16mm，L3=20mm，l4=32mm)。
笔者注: 因为一组晶片同时激发，这一组晶片可视为一个大矩形晶片，大矩形晶片的宽度W=12mm，有效长度分别为L1=12mm，L2=16mm，L3=20mm，L4=32mm。这样，我们可以按特压《超声检测》62-63页公式(3-14)、（3-16）进行有关计算，本文仅进行近场长度的有关计算。
1.2 近场长度计算结果
依据公式根据特压《超声检测》63页公式(3-16):
N=F/(兀.λ) (1)
式中:F---大晶片面积，F=WXL，F1=WXL1，F2=WXL2，……
λ---波长，λ=c/f=5.9mm/5=1.18mm。
分析公式(1)可知，因为探头宽度W不变，兀.λ已知，F和有效长度L成正比，所以N和L成正比。根据公式(1)，计算结果如下表。
表1 因探头有效长度不同，计算的近场区长度
有效长度 (mm) 有效面积 (mm2) 计算的近场区长度 (mm)
L1=12 F1= 144 N1=39
L2=16 F2=192 N2=52
L3=20 F3=240 N3=65
L4=32 F4=384 N4=104
2 声场描述
在与扫查面距离大约5mm之前，各晶片发出的波并未扩散，自然也未干涉合成问题。在与晶片阵列面大约5mm之后，各晶片发出的波，近似柱面波开始扩散，出现了一组多晶片同时激发的合成声场，它是一组近似柱面波的组合----合成声场，它类似一个大的矩形晶片的声场，其横截面形状近似椭圆，合成声场纵向在1.6倍N之前，没有扩散，保持椭圆柱状。波前的波阵面与扫查面平行。
一组多晶片同时激发的合成声场，其声轴OPm(OPm长可假定为近场长，Pm点可视为近场点)，通过一个大的矩形晶片的形心，且垂直于大的矩形平面，也可以认为:OPm在探头有效长度L的中垂线上。
笔者注:
1)特压《超声检测》63页图3-12可能是错误的，因为该图缺少声束未扩散区;
2)如果一组相邻晶片按顺序依次延时激发，则波前的波阵面与扫查面有个一定的夹角α，合成声场的声轴OPm也偏离法线α角。这是相控阵方法变角转向的基本原理。
3 说明
超声波的频率、波长均有个大体范围;本文公式(1)可能不太准确。检验计算结果和公式准确与否，那就是进行无楔块相控阵探头同时激发一组多晶片探头，对近场长度进行实测。有些资料给出了新的计算公式，以及与修正系数K有关的图或表。希望感兴味的朋友去探索。
