Page 250 - 《应用声学》2023年第2期

438 2023 年 3 月

宜性的研究，并进一步探究表面粗糙度对检测效果 与水浸式超声检测结果进行对比，如图 7 所示。结
的影响。首先利用 CIVA 软件仿真模拟声波发射确 果表明，PAUT 对钛合金增材制件的内部微小缺陷
定探头及扫查参数，随后分别对表面粗糙程度不同 具有更好的检测效果，且在不同成型方向上均有较
的样品进行物理扫查，成功检测到制件内部尺寸在 高的成像精度。
2 ∼ 5 mm 之间的缺陷，与仿真结果很好对应。研究
表明，PAUT 是进行电弧增材制件内部缺陷检测的
有效方法，并能有效克服成型表面相对粗糙对检测
结果的影响。

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(b) ᄱ଍᫼Aฉ

图 5 PAUT 原理
Fig. 5 Schematic diagram of PAUT

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(c) ඵ๓रCੳ (d) ᄱ଍᫼Cੳ
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图 7 水浸式超声与相控阵超声缺陷检测效果 [16]
Fig. 7 Defect results by immersion ultrasonic and
linear array inspection [16]
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在线检测能对增材制造过程进行实时反馈，及
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时调整制造工艺参数，保证成型件质量，是增材制造
图 6 相控阵超声声束偏转、聚焦原理
技术发展的必然要求。Chabot 等 [17] 探究超声相控
Fig. 6 Schematic diagram of phased array ultra-
阵检测对电弧增材制造过程在线检测的适宜性，提
sonic beam deflection and focusing
出针对缺陷大小定量预测的检测方法，成功检测到
针对金属增材制件内部缺陷采用常规超声检
大小在 0.6∼1 mm 的缺陷，并利用 X 射线断层扫描
测方法效率低、成像结果差等问题，李文涛等 [15] 提
技术验证了检测结果。实验结果表明，PAUT 是进
出适用于钛合金增材制件的内部回波成像方法，基
行电弧增材制造在线检测的有效方法，能够集成到
于相控阵全矩阵数据采集的方法分析声波沿不同
制造环境，提供实时监测数据。
表面入射时群速度随角度的变化规律，对试件的各
针对传统超声技术难以克服的问题，相控阵超
项异性进行分析，并基于测量结果对相控阵超声成
声技术以其检测分辨率高、声束灵活控制等特点，展
像算法进行校正。结果表明，相比于线形阵列探头，
示了在金属增材制件缺陷检测中的独特优势。不仅
环形阵列探头结合全聚焦算法能更精确地表征试
如此，由于 PAUT速度快、检测精度高，其应用于在
样的内部缺陷，有更好的应用前景。
线检测的潜力也被发掘，并取得了初步成果。
Wang 等 [16] 针对微小缺陷常规超声检测识别
困难的问题，基于全矩阵聚焦技术，提出一种适用于 2.1.3 激光超声检测
环形阵列探头的超声成像算法，分析了不同成型方 激光超声技术利用脉冲激光以热弹效应或热
向成像结果的差异，并将相控阵超声缺陷检测结果 灼效应在被测工件中产生超声应力脉冲，应力脉冲