文献综述（或调研报告）：
1.传统无损检测技术
无损检测 (Non-destructive Testing 简称NDT)是利用声光等物理性质用于检测医疗和工业领域元件缺陷一项检测技术。由于NDT是在不永久性破坏被检工件前提下检测出元件缺陷的位置、大小等信息进而评测工件的安全性和可靠性，因此是医疗和工业领域一项极具有价值的检测技术[1]。无损检测技术是保证材料质量的有效方法，目前不仅应用有医疗卫生领域，还渗透在了冶铁、机械制造以及航空航天等工业领域，具有很高的社会效益和经济效益。无损检测包括渗透检测（penetrant testing，简称PT）、超声检测（Ultrasonic Testing，简称UT）、磁粉检测（Magnetic particle Testing，简称MT）、射线检测（Radiology Testing，简称RT）等检测技术[2][3]。
超声检测法（UT）是无损检测方法中最为常用的一种检测方法。通过观察超声波在被检工件中传播时受到工件物理特性的影响而带来的变化，从而判断工件内部缺陷位置等信息的探伤方法[4]。常用的方法有穿透法、串列法和脉冲反射法。在工业超声检测中，应用最为广泛的是脉冲反射法，是指超声波在传播过程中，遇到被测工件缺陷部位，会在界面处发生反射或折射，缺陷回波体现了缺陷的位置和大小[5]。在工业中，UT对焊缝等检测对象进行检测效率较高、灵敏度高、成本低廉等优点。但是传统的超声检测技术仍存在一些不足，限制了其应用。通常在超声波在发射和反射时，声束会发生扩散，导致声束能量的减弱，使得检测灵敏度的降低[6]。
2.超声相控阵检测技术
超声相控阵检测（Phase Array简称PA）技术是使用不同形状的多阵元换能器产生和接收超声波束，通过控制换能器阵列中各阵元发射或接收脉冲的不同延迟时间，改变声波到达或来自物体内某点时的相位关系，实现焦点和声束方向的变化，从而实现超声波的波束扫描、偏转和聚焦最后采用机械扫描和电子扫描相结合的方法来实现图像成像的技术[7]。由于超声相控阵技术具有以下优势而广泛应用于医学领域、航空航天、国防、机械制造以及石油化工等领域，成为了现代无损检测技术最有发展前景的技术之一。（1）检测速度快：超声相控阵可进行电子扫描，比传统的光栅扫描高一个数量级；（2）灵活度高：一个相控阵探头就能涵盖多种应用，应用范围灵活。（3）电子配置效率高：通过文件装载和校准就能进行配置，通过预置文件就能完成不同参数的调整[8]。
超声相控阵检测技术的应用始于20世纪60年代，目前已广泛应用于医学超声成像领域。由于该系统复杂且制作成本高，因而在工业无损检测方面的应用受到限制。近年来,超声相控阵技术以其灵活的声束偏转及聚焦性能越来越引起人们的重视。在国外，相控阵技术发展十分迅速，尤其在医学诊断和工业检测方面的研究非常活跃。一些公司如R/D TECH、SIMENS及IMASONIC还推出了商品化相控阵超声工业检测系统[9]。由于压电复合材料、纳秒级脉冲信号控制、数据处理分析、软件技术和计算机模拟等多种高新技术在超声相控阵成像领域中的综合应用，使得超声相控阵检测技术得以快速发展,逐渐应用于工业无损检测,如对气轮机叶片检测、和涡轮圆盘的检测、石油天然气管道焊缝检测、火车轮轴检测、核电站检测和航空材料的检测等领域。而在国内，超声相控阵技术上的研究应用尚处于起步阶段，主要集中于医疗领域，在工业检测方面还非常落后，主要的设备都依赖于进口，2001 年首先引入相控阵系统PIPEWIZARD全自动超声检测系统，成功应用于国家重点工程。便携式相控阵探伤仪的推出，更是倍受青睐，仪器可单人现场操作，数据实时传送远程分析[10][11][12]。
3.超声相控阵硬件系统
在超声相控阵检测系统中，相控阵收发电路是至关重要的一个环节。因为波束控制的各项关键技术都在其中实现，它可以产生具有各种频率、幅度、相位延时的激励信号，使各单元进行超声相控阵发射，从而在一定的空间范围内叠加形成各种相控效果[13]。目前，相控阵发射电路的设计普遍采用如下方法：可编程器件产生数字化波形数据，经过数模转换器D/A转换成模拟波形，再采用模拟延迟线(诸如LC网络)实现相位延迟，然后模拟波形经可变增益放大器进行放大，最后再经过功放模块进行幅值、功率放大后产生超声相控阵的激励延时脉冲[14]。但是此方法实现过程比较复杂、延时精度相对较低、电路庞大而且很容易受到噪声的影响。此外，目前超声相控阵的通道一般为8通道、16通道、32通道或者64通道，128 通道的超声相控阵检测系统相对来讲比较少[15]。随着通道数目的增加，想要的达到延时精度以及缺陷分辨率高的检测方案，控制电路构造的复杂程度、成本以及系统体积等都会大大增加。而超声相控阵探伤仪器常规数据分析是FPGA数据采集板通过USB串口将数据发送至上位机，由上位机对所采集的数据进行分析。本系统控制板通过USB串口与FPGA数据采集板连接，为超声相控阵系统提供数据接收的实时分析和数据发送的控制。超声相控阵系统设计具有小型化的特点，适用于多场景、多功能、便携式探伤仪器。
参考文献：
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