本书详细介绍了超声检测理论基础，超声相控阵理论基础，超声相控阵探头与仪器，超声相控阵设备综合性能测试；同时，为加强工程实践应用，本书重点介绍了超声相控阵检测基本工艺，特别以横波扇形扫查检测焊接接头为例详细说明了制订具体检测工艺时需要考虑的因素及细节，分别介绍了超声相控阵横波扇形扫查、纵波线性垂直扫查、纵波扇形扫查三种检测应用中需要考虑的工艺细节。
本书可供高等院校无损检测与仪器类相关专业学生及超声相控阵技术培训班学员使用，也可供从事无损检测的技术人员、与无损检测技术相关的科研人员及设计人员参考。

成熟的便携式超声相控阵检测仪在国际上于2006年左右推出，随着便携式超声相控阵检测仪的面世，超声相控阵检测技术真正开始应用于工业检测领域，超声相控阵检测仪的便携化极大地提高了超声相控阵检测技术的应用范围。经过十几年的发展，超声相控阵检测技术在工业检测领域越来越成熟，应用范围也越来越广。国内外陆续发布了一些超声相控阵检测技术应用标准，超声相控阵检测技术是超声检测技术的发展趋势，对于一些检测应用，超声相控阵检测技术将会逐渐替代常规超声检测技术及其他一些检测技术。
超声相控阵检测技术是非常重要的无损检测技术，然而目前国内还鲜有系统全面介绍超声相控阵检测技术的书籍，特别是从工程检测应用角度系统介绍超声相控阵检测技术的教材。这造成很多检测人员无法真正深入了解超声相控阵检测技术，无法充分发挥超声相控阵检测技术的优势及避免超声相控阵检测技术的局限性，严重制约了超声相控阵检测技术的发展，使超声相控阵检测技术无法真正发挥其应有的价值。基于这种现状，笔者选择从工程检测应用角度编著了此书。
本书没有抽象难懂的理论，而是通过通俗易懂的语言及大量图形图像加以介绍。希望本书能够帮助无损检测人员系统地了解超声相控阵检测技术，并指导其开展超声相控阵检测工作。本书在内容上详细介绍了超声检测理论基础，超声相控阵理论基础，从工程检测应用角度介绍了超声相控阵设备及其性能对检测应用的影响，以及超声相控阵设备综合性能测试方法；本书还系统介绍了制订超声相控阵检测工艺的基本流程及需要注意的细节，针对不同的检测应用以示例的形式介绍了相应的检测工艺流程及差异。
国内外同行的研究文献和作者所在南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室的工作为本书的编著提供了很好的素材。感谢陆铭慧教授、李秋锋教授、陈振华博士、陈尧博士、石文泽博士等实验室同事，感谢研究生邓丹、劳巾洁、刘志浩、刘书宏、汪良华、温姣玲、甘勇等为本书部分资料收集和验证所做的工作。
本书的出版得到了南昌航空大学测控技术与仪器一流本科专业建设点项目的资助，部分内容受国家自然科学基金项目（12064001、51705232）的资助，在此一并表示感谢。
由于笔者水平所限，书中难免有一些错误及不妥之处，殷切希望广大读者及同仁提出宝贵意见。

卢超钟德煌

卢超，工学博士、二级教授，兼职博士生导师，国防特色学科带头人，江西省主要学术学科与技术带头人，江西省研究生导师，中国机械工程学会无损检测分会副主任委员，中国机械工业教育协会仪器科学与技术学科教学委员会委员。历任南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室常务副主任、测试与光电工程学院院长等职，现任赣南师范大学党委书记、校长。讲授声学检测技术、智能仪器、超声成像检测等课程。科研方向为无损检测技术、自动化检测与仪器，发表学术论文160余篇，获国家发明专利授权12项，参与起草国家和行业标准3项。曾获江西省教学成果（本科）一等奖、江西省教学成果（研究生）二等奖、江西省科学技术进步一等奖、中国产学研合作创新成果一等奖。
钟德煌，无损检测专业硕士研究生，贝克休斯便携式超声检测技术总监，中国机械工程学会无损检测分会超声专业委员会委员，中国特种设备检验协会检测技术应用与评价工委会委员，全国无损检测标准化技术委员会超声技术专家，NB/T 47013.15相控阵超声检测技术标准编委会委员。曾参与1项超声相控阵国际标准的修订，参与多项国内超声检测相关标准的修订。自2007年从南昌航空大学毕业参加工作以来，一直从事超声检测理论及应用方面的研究，特别对超声相控阵检测技术有深入研究，具有丰富的工程检测经验。

序
前言
第1章 超声检测理论基础1
1.1 超声波及其频率特性1
1.1.1 超声波的产生1
1.1.2 超声波频率及带宽1
1.2 超声波的传播3
1.2.1 超声波的传播类型3
1.2.2 超声波的叠加5
1.2.3 超声波的波型6
1.2.4 超声波的传播速度与波长7
1.2.5 超声波的物理特性8
1.3 超声波在界面的反射和透射10
1.3.1 超声波垂直入射的反射和透射10
1.3.2 超声波斜入射的反射特性12
1.3.3 超声波斜入射的声压分布15
1.3.4 超声波边缘衍射特性21
1.3.5 特殊界面超声波反射特性23
1.4 超声波声场26
1.4.1 圆形晶片超声波声场26
1.4.2 方形晶片超声波声场31
1.4.3 有延迟块声场33
1.4.4 聚焦声场35
1.4.5 平面反射声压36
1.4.6 曲面反射声压38
1.5 超声波当量定量39
1.5.1 计算法定量39
1.5.2 距离波幅曲线定量42
1.5.3 距离增益当量曲线定量43
1.5.4 超声波衰减45
1.5.5 超声波衰减系数测量48
第2章 超声相控阵理论基础51
2.1 超声相控阵技术基本原理51
2.2 超声相控阵超声信号53
2.2.1 超声相控阵探头声场53
2.2.2 超声相控阵信号合成54
2.2.3 超声相控阵信号显示54
2.3 超声相控阵信号显示模式56
2.3.1 相控阵扇形扫查56
2.3.2 线性电子扫查57
2.3.3 C扫描显示62
2.4 超声相控阵灵敏度修正65
2.4.1 扇形扫查灵敏度修正65
2.4.2 线性扫查灵敏度修正68
2.5 超声相控阵技术关键性能69
第3章 超声相控阵探头75
3.1 超声探头基本结构75
3.2 超声探头主要技术参数77
3.3 超声探头类型84
3.4 超声相控阵探头相关参数86
3.4.1 超声相控阵探头类型86
3.4.2 超声相控阵探头常见工作模式87
3.5 超声相控阵探头特有技术参数88
3.6 超声相控阵探头特有性能90
第4章 超声相控阵仪器92
4.1 超声检测仪技术性能92
4.2 超声相控阵仪器主要性能96
4.2.1 超声相控阵仪器功能模块96
4.2.2 延时聚焦法则数97
4.2.3 超声相控阵仪器扫查模式99
4.2.4 延时控制器101
4.2.5 超声相控阵发射与接收模块101
4.3 超声相控阵关键技术参数102
第5章 超声相控阵设备综合性能测试108
5.1 超声相控阵设备灵敏度综合性能测试108
5.1.1 各通道灵敏度一致性测试108
5.1.2 灵敏度余量测试109
5.1.3 相控阵ACG/TCG补偿误差测试110
5.1.4 相控阵垂直线性测试112
5.1.5 TCG/ACG补偿增益溢出测试113
5.2 超声相控阵信号显示综合性能测试114
5.2.1 定位误差测量114
5.2.2 显示分辨力测试114
5.3 超声相控阵聚焦法则基本测试117
5.3.1 超声相控阵角度偏转能力及精度测试117
5.3.2 超声相控阵聚焦能力测试118
5.4 超声波声场测试120
5.5 超声相控阵综合性能测试时机122
第6章 超声相控阵检测基本工艺124
6.1 制订检测工艺基本流程124
6.2 根据被检测工件信息确定检测方式124
6.3 超声相控阵探头选择126
6.3.1 探头类型的选择126
6.3.2 探头扫查方式的选择127
6.3.3 相控阵探头参数的选择129
6.4 超声相控阵仪器选择130
6.5 设计加工标准试块及对比试块135
6.6 超声相控阵仪器设置137
6.6.1 探头设置137
6.6.2 被检测工件设置138
6.6.3 超声相控阵扫查模式设置139
6.6.4 发射与接收设置141
6.7 定位校准142
6.8 TCG/ACG 深度校准和角度校准145
6.9 扫查检测工艺147
6.10 缺陷图像分析及测量152
6.10.1 扇形扫查图像分析152
6.10.2 线性电子扫查图像分析155
6.10.3 C扫描图像分析161
6.11 缺陷评判163
6.12 检测报告166
第7章 横波扇形扫查检测焊接接头基本工艺168
7.1 焊接概述168
7.2 焊缝中常见的内部缺陷169
7.3 焊接接头形式173
7.3.1 对接接头173
7.3.2 T形接头174
7.3.3 角接接头175
7.4 焊接接头质量检测及评判方法176
7.5 横波扇形扫查探头选择及仪器设置178
7.5.1 焊接接头超声相控阵检测探头选择178
7.5.2 焊接接头超声相控阵检测仪器基本设置179
7.6 焊接接头各缺陷检测方法182
7.6.1 裂纹检测方法182
7.6.2 未熔合检测方法186
7.6.3 未焊透检测方法188
7.6.4 内部体积状缺陷检测方法189
7.7 焊缝检测超声相控阵基本校准190
7.8 焊缝检测扫查方式191
7.9 其他工艺项目194
7.10 评判验收195
7.10.1 基于缺陷长度及自身高度评判195
7.10.2 基于缺陷长度与幅值评判验收标准199
7.11 检测报告201
7.12 横波扇形扫查其他检测应用202
第8章 纵波线性垂直扫查检测基本工艺203
8.1 纵波线性垂直扫查检测缺陷类型203
8.2 纵波线性垂直扫查探头选择205
8.3 纵波线性垂直扫查对相控阵仪器的要求206
8.4 纵波线性垂直扫查仪器基本设置207
8.5 纵波线性垂直扫查基本校准208
8.6 扫查检测模式209
8.7 线性垂直扫查关键性能211
8.8 检测结果分析214
8.9 检测报告215
第9章 纵波扇形扫查检测基本工艺216
9.1 纵波扇形扫查检测应用216
9.2 纵波扇形扫查探头选择218
9.3 纵波扇形扫查相控阵仪器要求219
9.4 纵波扇形扫查相控阵仪器基本设置219
9.5 纵波扇形扫查基本校准220
9.6 纵波