安廣山，于學(xué)燕

（中海油安全技術(shù)服務(wù)有限公司，天津 300457）

工業(yè)開發(fā)生產(chǎn)對社會生產(chǎn)發(fā)展起著促進的作用，而加強工業(yè)環(huán)保管理工作則更有利于保護環(huán)境，減少因儲罐泄漏而造成的環(huán)境污染，減少對外部環(huán)境所帶來的影響。加強無損檢測技術(shù)研究能推動環(huán)保事業(yè)的發(fā)展，解決儲存過程中所引起的諸多環(huán)保方面的問題發(fā)生。在儲罐中采用相控陣檢測技術(shù)進行檢測，能有效幫助石油技術(shù)人員加強儲罐無損檢測工作，以減少對因氣體、液體泄漏而引起氣候、土壤污染情況，也減少因泄漏而造成重大經(jīng)濟損失，降低各種突發(fā)與重大安全事故的出現(xiàn)，避免爆炸危險的發(fā)生。解決當(dāng)前技術(shù)檢測上難題，這樣才能真正的提高技術(shù)利用效率。這也是為什么需要加強研究相控陣檢測技術(shù)原理的原因之一。

1 相控陣檢測技術(shù)定義

相控陣檢測技術(shù)從被發(fā)明之后，就發(fā)揮出了很大的作用。該技術(shù)是一種新型的聲控束檢測技術(shù)，是在原來的無損檢測基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新開發(fā)出來的。這種技術(shù)操作方便，應(yīng)用靈活，原理簡單，可控性較強?？赏ㄟ^改變探頭方式來進行工作，對物體進行三百六十度掃描，然后，在通過使用機械掃描方式來產(chǎn)生圖像[1]。

相控陣檢測技術(shù)操控技術(shù)靈活、方便，其主要通過改變單個晶片方式，來完成脈沖發(fā)送與發(fā)射，并引入時間變換來完成。相控陣檢測技術(shù)最早是始于九十年代初期，該技術(shù)被發(fā)明出來，經(jīng)歷了多個技術(shù)創(chuàng)新階段。該技術(shù)已經(jīng)成為主流的一種無損檢測技術(shù)之一。該技術(shù)從被開發(fā)以來就得到很大推廣。

相控陣檢測技術(shù)目前已經(jīng)變得十分成熟，技術(shù)性能方面也比較穩(wěn)定。由于，相控陣檢測技術(shù)能力強，準(zhǔn)確率較高，目前該技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用到各個生產(chǎn)領(lǐng)域當(dāng)中，例如：石油儲存、液體儲存等。近幾年來，我國在相控陣檢測技術(shù)探索方面也取得了一定的突破，也已經(jīng)引入了超聲相控設(shè)備，這也改變了我國在無損檢測技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展格局，推動了我國在這一領(lǐng)域的發(fā)展。特別就是通過引入該技術(shù)設(shè)備幫助了我國技術(shù)人員更好做好檢測工作，減少石油儲罐泄漏事故的出現(xiàn)，與減少因石油泄漏而造成的損失。其次，相控陣檢測技術(shù)能夠幫助技術(shù)人員降低檢測難度，提高檢測效率，減少時間方面的浪費，這對于檢測來說也能帶來很多好處。

2 和常規(guī)的超聲波探討比較

超聲相控陣轉(zhuǎn)換器，是一種基于了雷達電磁波相控陣技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)出來的技術(shù)。這種技術(shù)檢測精確度高，廣泛的應(yīng)用于工業(yè)無損檢測領(lǐng)域當(dāng)中。超聲相控陣設(shè)計原理簡單，其主要是由內(nèi)部的很多的輻射單元排列所構(gòu)成的。超聲相控技術(shù)的操控原理同樣也十分的簡單，該技術(shù)則主要是利用陳列天線中的不同相位與單元幅度，來巧妙的改變電磁波輻射運行方位，快速的靈活的聚焦掃描雷達波束來進行工作，完成一系列的掃描檢測工作。

超聲相控陣換能器設(shè)計技術(shù)，自運用到工業(yè)檢測領(lǐng)域之后，該技術(shù)就被很多技術(shù)人員所廣泛運用，解決了工業(yè)領(lǐng)域?qū)迌?nèi)部的檢測問題。超聲相控陣的思想設(shè)計原理是源自于惠更斯原理，并在該技術(shù)原理中進行再創(chuàng)新，提高了技術(shù)應(yīng)用效率。內(nèi)部的換能器主要是由很多的獨立運行的壓電晶片陣列所組成的，不同的晶片都是一個獨立的新單元，按照相關(guān)的技術(shù)與時序來操控電子操控系統(tǒng)，能使陣列中的各單元發(fā)射超聲波疊加形成一個新的波陣面。在反射波的接收的過程中，然后再根據(jù)一定的規(guī)則與時序控制接受的單元的接受，并對數(shù)據(jù)進行合成，然后將的相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)果，以合理的方式來進行呈現(xiàn)。

2.1 常規(guī)超聲探頭發(fā)射波束控制

常規(guī)超聲探頭發(fā)射與相控陣檢測技術(shù)發(fā)射原理，是存在一定差異，這種差異也決定了兩種技術(shù)檢測效率與質(zhì)量及用途。首先，常規(guī)超聲探討發(fā)射、接收都是由探頭來完成的，而相控陣檢測技術(shù)則是由波束控制來進行控制，是基于惠更斯原理而開發(fā)出來的一種技術(shù)。采用的就是角度模塊引入技術(shù)，然后適當(dāng)?shù)难娱L發(fā)射期間所產(chǎn)生的角度波束。具體可參考圖1。

圖1 常規(guī)超聲探頭發(fā)射的波束

2.2 常規(guī)超聲探頭的波束控制

為了提高超聲探討發(fā)送與接受信號的能力，采用波束控制技術(shù)。而聲束在楔塊內(nèi)產(chǎn)生的原理并不復(fù)雜，主要還是基于了惠更斯原理。具體參考圖2。

圖2 常規(guī)超聲探頭接受的波束控制

3 相控陣檢測技術(shù)優(yōu)勢

3.1 信噪比高

相控聚焦最大的特點之一，便是信噪比比較高，而單探頭則要明顯的弱于相控聚焦。究其原因主要還是因為技術(shù)設(shè)計原理不同所造成。首先，相控聚焦各陣元發(fā)射的超聲波率都是相同無差別的，是一種相干波。焦點處的內(nèi)部則為各陣平方與元聲強，而系統(tǒng)噪音信號通常都呈現(xiàn)無序信號，為相位和頻率的信號雜波。當(dāng)二者在焦點處疊加時則就具有平均降噪的這一功能。相控陣無損檢測在技術(shù)上具有很多的優(yōu)點，并且還是其他探討技術(shù)所無法相提并論的。相比以往的單探頭探測技術(shù)而言，因此就擁有更高的信噪比。

3.2 超聲波束更窄

在超聲聲束尺寸上設(shè)計比較的合理、科學(xué)，相比于線性相控陣形成的超聲聚焦聲，要比傳統(tǒng)單探頭的聲束尺寸窄小，這主要因為相控陣對超聲束聚焦的結(jié)果。因此，相控陣超聲技術(shù)能檢測出較小的缺陷。這便是這種技術(shù)所具有的一大優(yōu)點之一。使之能夠在工業(yè)無損檢測領(lǐng)域中占有一席地位，得到很好的推廣與運用，從而大大提高的檢測質(zhì)量與效率。

3.3 分辨率高

由于成像分辨率高，使得技術(shù)人員在運用這種技術(shù)進行檢測的時候，能夠清晰、清楚的看到具體的油罐內(nèi)部情況，能及時發(fā)現(xiàn)縫隙，能準(zhǔn)確的探測到儲罐的表面?zhèn)?，以及所存在的一些缺陷。這種技術(shù)運用到油罐檢測當(dāng)中可謂是很有作用的，是很不可缺少的一種現(xiàn)代無損檢測技術(shù)，相比于以往的哪些技術(shù)而言，該技術(shù)所具有的優(yōu)勢是不能被替代的。例如：因為線性相控陣能將油罐內(nèi)的傷痕進行全面掃描，幫助技術(shù)人員及時發(fā)現(xiàn)油罐內(nèi)的缺陷，這樣就能幫助技術(shù)人員及時進行搶修，以避免儲罐引發(fā)泄漏事故，減少因石油泄漏而引起的經(jīng)濟損失。

3.4 效率較高

技術(shù)人員運用相控陣檢測技術(shù)來檢測儲罐的時候，可以利用該技術(shù)所具有的優(yōu)勢，來加強儲罐檢測效率，能夠及時幫助技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)儲罐內(nèi)的缺陷，或者是傷痕等，有助于減少檢測所需時間，節(jié)約了很多金錢成本。該技術(shù)可以通過運用電子相控聚焦與掃描技術(shù)，探測儲罐內(nèi)的各個位置、角落，可及時檢測出存在問題的位置，并且根據(jù)焦點的強度與深度來進行掃描，顯得更加靈活、高效。對于檢測而言還是帶來莫大好處的，這也是其他檢測技術(shù)很難相提并論的。這也使該技術(shù)得到充分運用的一大原因。

3.5 可以進行較為復(fù)雜的工件檢測

通常來說，相控陣可檢測很多不同形狀的儲罐（圓形或幾何形），或者是金屬、非金屬儲罐。這是因為該技術(shù)能夠自動檢測存在有細(xì)小縫隙的部位，發(fā)現(xiàn)傷痕。不管用于檢測什么樣的儲罐，該技術(shù)依然能勝任。這對技術(shù)人員來說能減少很多時間上的浪費，能夠有效的減少很多不必要的檢測失誤的出現(xiàn)，并且大大的提高工作檢測人員的工作效率，減少因檢測失誤而引起重大安全事故的出現(xiàn)。

4 結(jié)語

綜上所述，從上介紹分析可見，采用相控陣技術(shù)能幫助技術(shù)人員檢測儲罐內(nèi)的缺陷、傷痕及縫隙，能及時幫助技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)儲罐內(nèi)的服飾情況。采用該技術(shù)檢測能減少技術(shù)檢測難度，提高檢測效率與節(jié)省很多成本，從而能能有效的提高檢測質(zhì)量，從而避免儲罐因存在缺陷存在，而引發(fā)重大泄漏事故，提高儲罐的儲存安全性，消除各種安全隱患的出現(xiàn)，提高儲罐安全管理水平。因此，相控陣檢測技術(shù)是很值得推廣使用的一種技術(shù)。