超声相控阵检测技术在无损检测领域占用重要的位置,已经由医疗领域引进到工业领域,广泛地用于复杂焊缝、核电行业和生命线工程等诸多领域检测,目前国内超声相控阵技术研究应用方面还落后于世界先进水平。本文针对工业检测的需要,研究了超声相控阵检测扇形扫描延迟时间计算算法和扇形成像算法及相关程序,并进行了对比试块试验和管节点模型试验,以验证相关算法。本文研究的主要内容如下:(1)本文分析了多重介质下超声波的折射和反射规律,基于snell定律计算了超声波入射的第一、第二临界角和波形转换的条件。在此基础上给出了超声相控阵横波扇形扫描延迟时间的计算算法和算法流程图,并编写出相应的MATLAB程序。(2)比较了最邻近插值法、双线性插值法和双三次插值法等三种主要插值方式的插值效果和运算速度;本文阐述了二值数学形态学的基本概念和运算算子,根据超声相控阵系统采集数据的形式将其拓展到灰度图像形态学,并将插值算法与数学形态学结合得到一种图像处理的新算法;结合具体试验比较成像效果和运算时间,本文选择了双立方插值结合数学形态学闭运算的扇形成像方案,并给出了其具体算法和MATLAB程序。(3)利用本实验室现有的超声相控阵检测系统分别对超声检测对比试块和B型相控阵试块进行试验研究。完成试验方案设计、成像区域、阵元组合、延迟时间等检测参数的确定,并通过扇形成像程序得到了满意的结果,验证了超声相控阵扇形扫描算法。针对海洋平台管节点焊缝检测需求,本文进行了T型管节点模型和Y型管节点模型扇形扫描试验研究,得到了管节点模型缺陷扇形扫描图像。试验结果表明超声相控阵扇形扫描检测技术能够重现手工超声检测技术发现的缺陷,测量缺陷的大小与手工超声探伤结果非常接近,能如实地成像出缺陷的整体发展趋势。