超声相控阵检测技术通过电子技术控制探头阵元的相对延时激发,使声束具有偏转、聚焦和偏转聚焦的能力,利用其特点能有效的提升声场的检测灵敏度和分辨力,但是超声相控阵探头参数的不同会对声场造成很大的影响,从而影响声场的检测灵敏度和分辨力,因此超声相控阵探头的声场是值得研究的问题。利用ANSYS软件建立Q235钢板中的超声相控阵探头的声场有限元模型,并对其进行仿真模拟,不但能节约研究成本和时间,还能方便对检测声场的直观理解,同时也为实际检测的预测、探头选型和检测结果分析提供参考依据,具有重要的应用价值。本文基于超声相控阵基本原理,以Q235钢板为研究对象,建立完整的超声相控阵探头的声场和含有圆孔缺陷的检测声场的有限元模型,据此分析超声相控阵探头声场的分布特征,总结超声相控阵探头几何参数和聚焦深度对检测声场的影响,从而提出对于检测不同深度缺陷探头的选用准则。主要研究内容包括:第一,利用ANSYS仿真软件建立Q235钢板中的超声相控阵探头的声场有限元模型并进行了仿真模拟,同时借助MATLAB软件对仿真结果进行数据处理得到各模型的聚焦声场云图,直观的理解超声相控阵探头的声场特征。第二,利用ANSYS软件对含有圆孔缺陷的Q235钢板中的超声相控阵探头的声场进行了仿真模拟,总结了处于近场区域离检测表面不同位置缺陷的探头选用准则。最后,利用ANSYS软件对圆孔缺陷处于近场区内、近场长度处和远场区三种不同深度的模型进行了仿真模拟,结合实际检测中常用的聚焦法则和实验验证,对焦点位置的选择提出了建议。研究结果表明,超声相控阵探头的多种参数都会对声场的检测指标造成复杂的影响,例如阵元数目增多能提升检测灵敏度和分辨力,但会使检测区域减小。对处于不同位置的缺陷进行检测,需要选择不同参数的探头,同时焦点位置的选择也是在检测中值得考虑的重要问题。对于处在近场区域并且离检测表面较近的缺陷,将焦点设置在近场区域内,采用阵元数目为32、阵元间距较小的高频探头,可以提高缺陷的检出率和检测效率;对于处在近场区域并且离检测表面较远的缺陷,依旧选用近场焦点,采用阵元数目为64、阵元间距和阵元宽度较大的中频探头,可以达到检测灵敏度和分辨力的要求;对于跨越近场和远场区域的缺陷,综合考虑灵敏度、分辨力和定量误差,建议将焦点设置在探头的实际近场长度位置;对于处在远场区域的缺陷,将焦点设置在待检测目标处是较好的选择。