2.8
波阵面的形成

相控阵超声波的核心概念是基于波的叠加和干涉原理。整个过程为矢量叠加，即需同时考虑波幅和任意时刻的质点运动方向。两波叠加时，叠加结果取决于叠加时的波幅和相位，如图2-3所示。

两列波相向传播，如图2-3a所示。两列波彼此相遇后开始叠加，其中一列波的波峰与另一列波的波谷叠加后，波幅下降，如图2-3b所示。两列波继续相向传播，在特定时刻，两列波的波峰叠加，波幅上升，如图2-3c所示。两列波分离后朝相反的方向传播，并且各自仍保持叠加前的波形状态，如图2-3d所示。

如前所述，两列频率相同、振动方向相同、相位相同或相位差恒定的波相遇时，会发生干涉，如图2-4a～d所示。当其中一列波的波峰和另一列波的波谷相对时，即发生相消干涉，如图2-4b所示。当其中一列波的波峰和另一列波的波峰相对时，即发生相长干涉，如图2-4c所示。

相控阵探头产生脉冲，其过程与单晶探头相同，通常基于逆压电效应。由于压电晶片的形变正比于外加电压，相控阵探头中相邻阵元产生的脉冲具有相同的波幅和频率。当整体激发脉冲时，沿相控阵探头排列的阵元会成为相干波源。

在相控阵检测中，应注意阵元间发生干涉的条件，即相位延迟。如图2-5所示，振幅最大处的两个相邻脉冲波在该点会产生相长干涉。如果一个脉冲的波峰正好对应于相邻脉冲的波谷，则会发生相消干涉。了解相干波源的频率和间距，即可判断其发生相长干涉的位置。