baifm@。
第四期
江文文，等：航空发动机涡轮叶片相控阵超声检测研究
67
幅值的高低可以判别缺陷的大小和位置。
图 2 脉冲反射法 Fig.2 Pulse reflection method
2 相控阵超声检测
2.1 相控阵超声检测技术特点 随着工业对无损检测技术要求的不断提高，相
控阵超声检测技术以其常规超声检测技术所无法比 拟的优势而逐渐被广泛关注。与传统的超声检测技 术相比，相控阵超声检测技术［4］采用电子方法控制 声束聚焦和扫描，可以不移动或少移动探头的情况 下进行快捷的扫查来提高检测速度；具有良好的声 束可达性，能对复杂几何形状的工件进行探查；通过 优化控制焦点尺寸，焦区深度和声束方向，可使检测 分辨率，信噪比和灵敏度等性能得到提高。 2.2 相控阵超声检测原理
关键词：超声波检测；相控阵；发动机叶片；相位延迟
中图分类号： U464
文献标识码：A
文章编号：1672-9870 （2011） 04-0066-04
Phased Array Ultrasonic Nondestructive Testing for Aero-engine Turbine Blade
有表示缺陷波的回波 F。如图 2 所示，根据缺陷回波
收稿日期：2011-07-01
作者简介：江文文 （1987-），女，硕士研究生，主要从事检测技术与过程控制，E-mail：bingdongdeleishui1@。
通讯作者：柏逢明 （1956-），男，教授检测及无线电技术应用研究，E-mail：
第 34 卷第 4 期 2011 年 12 月
长春理工大学学报 （自然科学版）
Journal of Changchun University of Science and Technology （Natural Science Edition）
Vol.34 No.4 Dec.2011
航空发动机涡轮叶片相控阵超声检测研究
图 3 发射聚焦 Fig.3 Transmit focusing
发射相控偏转：阵列换能器各阵元得激励时序 是等间隔增加发射延迟，使得合成波阵面具有一个 指向角。如图 4 所示。
图 4 发射偏转 Fig.4 Transmit deflecting
图 1 超声波检测原理图 Fig.1 Ultrasonic testing schematic diagram
传统检测多用脉冲反射法。当工件完好时，超 声波可顺利传播到达底面，示波屏中只有表示发射 脉冲 T 和底波回波 B 两个信号。若工件中存在缺 陷，在示波屏中有表示发射脉冲 T 和底波回波 B，还
相控阵发射：多个换能器阵元按一定形状，尺寸 排列，构成超声阵列换能器，分别调整每个发射信号 的波形、幅度和相位延迟，使各阵元发射的超声子波 束在空间叠加合成，从而形成发射聚焦和声束偏转 等效果。
发射相控聚焦：阵列换能器各阵元得激励时序 是两端阵元先激励，逐渐向中间阵元加大延迟，使得 合成的波阵面指向一个曲率中心。如图 3 所示。
JIANG Wenwen，BAI Fengming
（School of Electronics and Information Engineering，Changchun University of Science and Technology，Changchun 130022）
Abstract： Ultrasonic Nondestructive Testing （UNT） is widely used in aviation component test .This paper adopts UNT in aero-engine turbine blade .Traditional detection uses reflection waveform and amplitude characteristic to check out flaw in engine turbine blade . Phased Array Ultrasonic nondestructive Testing （PAUT） takes advantage of phased delay to obtain phased effect and product clear image .Comparing with traditional ultrasonic detection，PAUT shows position and sharp of flaw more directly. Key words：ultrasonic testing；phased arrays；engine blade；phased delay
江文文，柏逢明
（长春理工大学 电子信息工程学院，长春 130022）
摘 要：超声波无损检测技术 （UNT） 是航空工件检测中应用较多的一种检测方法。本文对航空发动机涡轮叶片进行了超
声波无损检测；传统检测是用反射波形和波幅特征分析检测出发动机涡轮叶片缺陷；相控阵超声检测 （PAUT） 是利用相
位延迟达到相控效果，形成清晰的图像，和传统超声波检测相比，更能直观的显示缺陷的位置和形状。
蚀和磨损的问题。而叶片的生产成本很高，因此为
了节省经济成本，必须寻找有效的检测手段，及时检
测出飞机存在的危险因素。随着技术的发展，我们 还需要对涡轮叶片进行定性和定量的分析，确定缺 陷的大小和形状等。
超声波检测因其灵敏度高，穿透力强，分辨力 好，检验速度快，成本低，设备简单和对人体无害等 一系列优点广泛用于航空航天领域。
航空发动机的涡轮叶片裂纹是危害飞行安全的 重要因素，即使是微小的裂纹对飞机都可能造成无 法挽回的后果。航空发动机涡轮叶片除了承受巨大 的交变拉应力和扭转应力，还需要在高压腐蚀性燃 气的冲击下高速旋转。此外还存在高温氧化、热腐
1 传统超声波检测
传统超声波无损检测系统是由超声波换能器、 发射电路、回波接受电路、主控电路和显示装置组 成。超声波检测的基本原理［1］如图 1 所示。