我国对管道腐蚀检测越来越重视，而作为无损检测领域重要监测手段之一的超声检测常采用单探头检测方式。单探头检测因其自身设计而被限制在自发自收模式下，对被检材料进行检测时，由于发射脉冲会覆盖接收信号，所以依赖近表面检测的腐蚀检测受到很大限制。在配合楔块使用后，探头产生的界面波和多次回波干扰叠加，但对于较大厚度的检测又是一个明显的限制。对于上述问题，在常规超声检测中，一个常见的解决方案就是使用双晶探头凹。因此，在相控阵探头中也可引入类似的技术，并与相控阵技术相结合[]，构造出更适合检测用的新模式相控阵探头，这就产生了双晶相控阵探头。
其中，探头沿阵列的方向进行电子聚焦或线扫描等（见图1），最有效的组合方式是两个探头沿阵列方向平行组合（见图2），两组阵列之间形成一定夹角，从而形成一定的聚焦，形成了双晶线阵腐蚀检测相控阵探头。
1设计方案双晶分体式探头的设计以及一体式探头的设计如图3，4所示。
从图3，4可以明显看出两种设计在结构方面的优缺点。首先，分体式探头的楔块是可更换的，大大降低了后期的使用成本，同时由于楔块的屋顶角（Roof Angle)决定了两个阵列之间的聚焦情况，所以可更换的楔块结构也带来了聚焦深度可变的便利，同时可便于为各种管道和曲面耦合设计专用的匹配楔块，使用适应性更好。其缺点也很明显，两个阵列的楔块需要独立装配，使用麻烦，且需在使用过程中注意耦合状态，外形结构尺寸更大，而且两个阵列需要独立的引线。
一体式探头结构的优缺点则几乎与分体式的相反，楔块为内嵌式，不需要另行装配，且没有耦合和装配的问题；得益于内嵌楔块，其外形尺寸上也缩减很多，且只需要一条共用的电缆线；另外，内嵌楔块屋顶角的设计固化会造成超声聚焦及声场形态上的固化，也便于主机进行软件上的优化，改善成像效果。
缺点就是楔块不可更换，且会随探头使用而磨损（结构上为此进行了特别的保护，尽量增加了耐磨性，以延长使用寿命），对于管道和曲面的耦合，只能通过特殊的辅助部件改善耦合，无法完全匹配。
一体式的结构虽然有一些固有的问题，但由于其在使用上能带来相当大的便利性，而且也便于系统软件对其进行优化，故有比较高的市场接受度。
Olympus和GE均推出了相应的产品，并作为一种通用产品向市场推广。笔者公司开发了一套基于国产相控阵探头，配合国产相控阵设备，针对国内实际应用环境和需求的专用软件的腐蚀检测系统。该系统的目标是建立多个频率和规格的探头，并通过与主机系统和软件配合后，测试各个厚度板材试块的底波、平底孔和横通孔回波等，确保其在目标检测厚度内的穿透力和分辨力。
2探头参数
设计制作的一体式双晶线阵相控阵探头包括5.0MHz和7.5MHz两个规格，型号分别是5.0DL32-1.3-4.8-F8E和7.5DL32-1.3-4.8-F8E，两个探头除中心频率不一样外，其他参数一样，具体如下：探头由两个线阵组成，每个线阵有32个阵元，整个探头总共64个阵元，阵列内阵元的中心距为1.3mm，被动孔径为4.8mm。设计参数上综合考虑了探头的发射接收性能和相控阵的指向性需求[]。屋顶角约为12°，两个阵列在碳钢中（声速按5920m·s1计算）的理论焦距为8mm。探头内嵌楔块，采用全不锈钢外壳和防水结构，同时接触面两侧可以装配防磨部件，以增加使用寿命。另外，探头上还可以方便地装配各种曲面耦合装置、注水结构、简易编码器等，同时还能配合扫查架进行使用。探头可以搭配笔者单位的Syncscan相控阵系统使用，系统上为此探头进行了专门的优化，同时还有配套的专用腐蚀检测软件，可以更便捷和专业地应用于相关领域。
内部结构上，探头的声耦合设计按照楔块的材料进行了最优化调整，配合低衰减的楔块材料，达到更高的灵敏度和更宽的相对带宽的设计效果。根据探头的声学性能测试，一6dB相对带宽接近80%。在两个阵列之间，同时考虑了电隔离和声隔离，使得探头可以获得更好的信噪比。电匹配方面，探头也与笔者单位的Syncscan相控阵仪器达到了最优匹配。如果有其他系统的需求，通过改装可使该探头与其他系统匹配，并提供必要的参数供用户进行配机调节。
3配机检测
3.1测试使用的器材器材包括Syncscan仪器1台；5.0DL32-1.3-4.8-F8E-P-110-3.0-T1探头1个；GB11344一2008
《无损检测接触式超声脉冲回波法测厚方法》阶梯测厚试块1套；厚12mm的试板2块（分别带上下表面平底孔）；带横通孔试件1块；压块1块。
3.2检测阶梯试块回波用5.0DL32-1.3-4.8-F8E-P-110-3.0-T1探头在阶梯测厚试块的不同厚度上进行测试，分别测试了1~20mm厚度的底部回波。双晶探头声束汇聚区是菱形的，某个深度的反射波会最高。测试目的是找到该最高波，并把阶梯试块其他厚度所得底波（非最高波处）和界面回波与最高波进行波高比较，以此评价双晶探头的聚焦特性。把所有反射体纵波的一次底波统一为自动增益值满屏的80%，记录此时增益，同一屏高（80%）时，增益越小，原波高越大。根据探头设计焦距，选取试块几个比较有对比意义的厚度进行检测，测试图像如图5~10所示。
厚阶梯试块上得到最高波，8mm厚度以下为上扩散声束形成的菱形上部分，10mm厚度以上为下扩散声束形成的菱形下部分。
3.3检测不同深度横通孔检测近表面横通孔时，选取与上表面的距离分别为1，2，3，5mm的4个1mm横通孔进行测试，该试验主要用于检测探头近表面的水平方向缺陷的分辨能力，试验结果如图11~14所示。
根据试验结果，距表面1mm的横通孔可以检
出，在A型图像中，回波非常清晰。
3.4检测近表面平底孔以试板中4个43mm平底孔进行测试，孔的顶端与上表面的距离分别为0.5，1，2，3mm，该试验主要用于检测探头对近表面厚度方向点腐蚀的分辨能力，试验结果如图15~18所示。
根据试验结果，距表面0.5mm的p3mm横通孔可以检出，但信噪比相对较差，距离为1mm
以上的3mm横通孔平底孔回波信噪比很好。
3.5检测接近底面平底孔以试板中4个2mm平底孔进行测试，孔的顶端与底面的距离分别为0.5，1，2，3mm，该试验主要用于检测探头对接近底部的强底波回声下点腐蚀的分辨能力，试验结果如图19~22所示。
距底面0.5mm的p2mm平底孔处，B视图中只有底波中断，未见平底孔反射面的回波。距底面1mm的o2mm平底孔处，平直的底波上开始出现
小凸点，即为底面1mm平底孔回波，而距底面1mm以上的平底孔回波明显（与底波很好分辨）。
4无损检测证书挂靠结语从以上实际配机的检测图像可知，开发的这套检测方案达到了设计目标。通过该相控阵解决方案
的开发以及软硬件结合的创新设计，新系统对薄板以及薄板中的各种浅表面和近底面的缺陷都有很好的分辨力，很适合腐蚀检测。如对此方案继续延伸和扩展，可适应更多不同的性能使用要求；同时，根据现场应用环境的各种需求，配套适用的应用软件以及各种配附件，系统能够更好地满足国内工业环境中的多种检测需求。
参考文献：
[1]单宝华，喻言，欧进萍。超声相控阵检测技术及其应用[J].无损检测，2004，26（5）：235.
[2]施克仁，郭寓岷.相控阵超声成像检测[M].北京：高等教育出版社，2010.
[3]杨春雪，徐春广，肖定国，等.超声相控线阵探头线列参数对波束指向性的影响[J].无损检测，2009，31（3）：
181.
