多通道超声检测模块的数据传输设计文献综述

文献综述（或调研报告）：

一、超声无损检测技术

无损检测的方法主要有超声检测、泄漏试验、交流场测量技术、漏磁检验、超声波衍射时差法、超声相控阵等方法。超声检测利用超声波的声场导向性和传播特性进行检测，是一种主流的无损检测方法^[1]。超声波材料测试的开始可以追溯到50年代。当时，无损超声波装置应用于钢铁工业。使用这些模拟设备，可以检测到材料隐藏的空隙和裂缝。后来，该方法扩展到焊接接头的质量控制^[2]。

相控阵超声扫描检测是按照一定规律排布超声阵列换能器，通过控制激发晶片的个数和激发时序，来控制超声波声束扫描聚焦的范围和位置，因其快速灵活而高效的声束扫查聚焦的控制、较大的动态变化范围以及清晰地实时成像，逐渐发展成为一种主流的工业无损检测新兴手段^[1]。

二、相控阵检测技术的研究现状

上世纪80年代初，相控阵检测技术从医疗领域向工业领域发展，医学超声成像中用相控阵换能器快速移动声束对被检器官成像。最初，系统的复杂性、固体中波动传播的复杂性及成本费用高等原因使其在工业无损检测中的应用受限。80年代中期，压电复合材料的研制成功，为复合型相控阵探头的制作开创性途径。90年代初，欧美将相控阵技术作为一种新的无损评价（NDE）方法，编入超声检测手册^[1]。二十世纪九十年代以来，随着相关技术的快速进步，出现了高集成度、高性能的便携式超声相控阵检测设备，开启了其在工业领域真正的广泛应用^[3]。在超声相控阵成像检测仪器设备方面，加拿大R/D TECH公司、日本Olympus公司、美国的通用电气公司占据主流市场^[1]。

早期单通道的超声检测系统虽然操作简单，但同时存在扫查面积小、数据传输慢、缺陷识别与处理效率低等缺点，相比较有多通道超声检测系统性能较好^[4]。国内市场较高端的相控阵系统，如汕头超声仪器所的CTS-602超声检测相控仪和武汉中科创新公司开发的HS PA20，它们的最大扫描重复频率为5kHz。国外市场较高端的相控阵系统，如Olympus公司研发的TomoScanIII检测仪器的最大数据传输效率为5 MBps，Zetec（捷特）公司研发的DYNARY检测仪器的最大数据传输效率为20 MBps，M2M公司研发的MultiX 检测仪器的最大数据传输效率为30 MBps^[5]。

较新的超声波机器将记录的测量信号数字化。在成像技术领域中，越来越多地使用多通道超声波装置。相控阵装置需要所有发射器和接收器通道的同步相关，超声波由大于20 kHz至25 MHz的频率组成。这对长测量时间和持续时间的数据处理有更高的要求^[2]。随着对于超声相控阵检测速度与检测精度的要求的提高，超声相控阵检测系统的独立通道数和数据传输率也随之增加。因此超声相控阵系统数据传输部分性能在很大程度上决定超声相控阵系统的性能^[5]。