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792 2018 年 9 月

20 世纪八九十年代，SAFT 主要用于焊缝无损 为了提高信噪比，每次可以激活 M > 1 个阵
检测，还可用于薄壁及厚壁部件无损检测。图7是一 元，称为多阵元合成孔径聚焦 (Multi-element syn-
个非常厚的部件，壁厚 325 mm。采用 2 MHz 横波 thetic aperture focusing, M-SAF)，其模式如图 9
斜探头，探测到 75 mm 深的裂隙。45 斜入射探头 所示。
◦
沿钻孔内壁扫描，裂隙在外壁。经破坏性探查核实，
Transmit mode Firing steps Receive mode
裂隙深度与SAFT-成像结果符合，误差±2 mm [10] 。

Probe 2 MHz Crack 
SV-waves
z⊳mm x⊳mm i
325 mm
46O
N֓k⇁
 mm
k active elements k active elements

图 9 多阵元合成孔径聚焦的发射及接收 (M = K)
(a) ˗ॷᨛߘ͈ Fig. 9 Transmit and receive of multi-element syn-
thetic aperture focusing (M = K)
x⊳mm
发射时只激活一个阵元，线阵中的全部阵元接
1500 1600
360
收回波，称为 “发射合成孔径”(Synthetic transmit
340
aperture, STA)，其模式如图10所示。
z⊳mm Transmit mode Firing steps Receive mode
300
75 mm
260 

(b) ᜈᬩSAFT-ੇϸ
i
图 7 中心钻孔件与裂隙 SAFT-成像
Fig. 7 Sketch of central bore hole inspection and
SAFT-reconstruction of the detected crack N
One active element All active elements
换能器线阵应用到合成孔径超声成像后，有不
同的实现方式 [11] 。最简单的系统是合成孔径聚焦 Emission #1 Emission #2 Emission #N
Element #1 Element #2 Element #N
方式。其模式如图 8 所示，换能器线阵有 N 个阵元，
每次只激活一个阵元发射，接收回波信号并存储在
系统中。依次由阵元 1 至 N 重复 N 次后，由系统中 Reveive with all elements
调取数据相干叠加，得到高分辨声图。

Transmit mode Firing steps Receive mode


Low resolution Low resolution Low resolution
image #1 image #2 image #N
i
Summation
N

One active element One active element High resolution image

图 8 合成孔径聚焦的发射及接收 图 10 发射合成孔径的发射及接收 [12]
Fig. 8 Transmit and receive of synthetic aperture Fig. 10 Transmit and receive of synthetic trans-
focusing mit aperture [12]