超聲相控陣的案例
Wabtec原奧林巴斯超聲相控陣無損檢測解決方案
在工業無損檢測（NDT）的宏大版圖中，如何在不破壞材料結構的前提下，精準洞察內部微觀缺陷，始終是保障高端裝備制造安全的核心命題，隨著Wabtec于2025年完成對奧林巴斯檢測技術部門（原奧林巴斯科學解決方案部門）的收購，這一領域的技術積淀迎來了新的整合與爆發，超聲相控陣技術，憑借超越傳統光學的“透視”能力，正從單一的檢測手段演變為保障關鍵資產完整性的數字化智能防線。
Wabtec原奧林巴斯：https://www.wabtecims.com.cn/
Wabtec原奧林巴斯超聲相控陣無損檢測解決方案：https://www.wabtecims.com.cn/zh/phasedarray/
聲學的智慧：從惠更斯原理到電子聚焦
超聲相控陣技術的本質，是一場從“機械掃描”到“電子掃描”的跨越，不同于傳統超聲檢測依賴單晶片探頭進行物理移動，相控陣技術基于惠更斯原理，通過探頭內部排列的多個獨立壓電晶片（陣元），利用精密的電子系統控制每個陣元的激發時序。
這種多晶片協同工作的機制，賦予了聲波前所未有的靈活性，系統可以通過精確的延時法則，實現聲束的電子偏轉、聚焦和掃查，這意味著，檢測人員無需頻繁更換探頭或進行復雜的機械移動，僅憑電子控制即可生成扇形掃描（S-Scan）圖像，這種能力不僅極大地提升了對復雜幾何形狀工件（如渦輪葉片、異形焊縫）的覆蓋效率，更通過電子聚焦功能，在特定深度優化了聲束能量，顯著提高了信噪比和缺陷定量的精度。
算法的進化：TFM與PCI的雙重加持
如果說硬件是相控陣技術的骨骼，那么成像算法則是靈魂，隨著奧林巴斯等領軍企業的持續研發，成像技術已從基礎的相控陣（PA）演進至全聚焦方式（TFM）和相位相干成像（PCI）。
展開 技術 | 攪拌摩擦焊接標準的分析研究
其中QJ20043標準要求更加詳細，對檢測方法做出了說明，例如采用單面攪拌摩擦焊，焊縫背面無加工余量時，對Ⅰ、II級接頭根部弱結合缺陷應100%進行超聲相控陣檢測，超聲相控陣檢測按QJ20045.2011的規定進行，并按基準靈敏度進行評定;不能進行超聲相控陣檢測的接頭，應按設計文件規定，對焊件進行液壓、氣密試驗或對試件、試樣進行剖切金相檢查等旁證性試驗。
3 軌道車輛攪拌摩擦焊技術現狀
早在2000年左右，國外已把攪拌摩擦焊接技術應用于軌道車輛的批量生產制造。例如歐洲、日本著名列車制造商都在采用FSW技術，包括Alstom,Bombardier,CAF,Siemens、日立、川琦重工、住友輕金屬工業、日本車輛制造等。FSW在列車中應用部位廣泛，涉及焊接位置有:車頂板、側墻板、地板、列車底架。截止2006年，日本已生產單殼車體100輛以上;雙殼車體600輛以上，焊縫總長度超300km。
日立為“西武鐵道”制造的EMU20000系列市郊火車，雙層結構的側墻和車體采用FSW焊接，且為單面焊結構。在國內，株機公司、浦鎮公司、長客股份等先后小批量生產出攪拌摩擦焊接大部件并裝車使用。四方公司從2008年以來，開展攪拌摩擦焊基礎性研究和工程化應用研究工作，已建立企業技術標準體系，形成完整攪拌摩擦焊接工藝評價體系、制造工藝體系和質量標準體。成功研制6XXX系鋁合金、7XXX系鋁合金攪拌摩擦焊部件，形成批量化生產能力。完成時速350公里某型動車組的牽引梁、枕梁、車鉤叢板座等關鍵部件的攪拌摩擦焊接。完成A型地鐵攪拌摩擦焊鋁合金車體的試制。但是針對軌道車輛行業的材料體系、產品結構、生產節拍、服役性能的特征，仍需要進行大量的工作，以建立行業性的指導標準。
展開 綜述 \\ 星載有源相控陣天線熱控技術研究進展
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摘要：分析了近年來國內外星載有源相控陣天線熱控相關技術的研究現狀與發展趨勢，包括導熱、非分離式熱管、毛細泵驅回路熱管、相變儲能技術、單相泵驅流體回路、兩相泵驅流體回路、微通道冷卻及射流沖擊冷卻等先進熱控技術．結合對國外其他航天器熱控系統的相關創新性技術和設計的綜述，對比指出目前我國在一些關鍵技術方面與國外先進技術水平的差距；同時，考慮航天器在空間特殊應用環境下熱管理過程的熱量收集、傳輸和排散環節，分析熱控系統整體化設計過程，提出了星載有源相控陣天線熱控技術的未來主要發展方向，包括兩相泵驅流體回路關鍵技術突破、新型高效主被動復合式熱控架構探索及新型熱控技術與輻射器設計相結合等，可為未來我國新一代星載有源相控陣天線的散熱方案研究提供參考．
關鍵詞：相控陣天線; 熱控技術; 結構導熱; 相變儲能; 泵驅流體回路技術; 射流冷卻
以衛星為平臺的有源相控陣天線(active phased array antennas，APAA)因其具有大口徑、輕型結構及高增益、作用距離遠、波束快速掃描、波束形狀捷變和多波束形成等特點，可滿足先進星載信息裝備的結構與性能要求．
展開 一期一會 | 什么是相控陣列天線？
更復雜的相控陣列天線，能夠以略微不同的頻率在不同方向控制多個波束。
旁瓣
旁瓣是輻射方向圖中除主波束之外的任意局部最大值。它們會消耗能量，并且造成干擾。陣列設計旨在最大限度地減小旁瓣的幅度。
相控陣列天線的類型
相控陣列天線有多種形式。業界專家會根據所用的拓撲和波束成形技術，對不同類型的相控陣列天線進行分類。
相控陣列拓撲
一種區分相控陣列系統類型的方法是，根據天線單元的相對位置對其進行分類。大多數系統都屬于下列其中一種拓撲類型：
線（1D）陣列：天線單元沿水平線排列，以更改波束的方位角；或沿垂直線排列，以控制俯仰角。
平面（2D）陣列：天線單元排列在平面（平面結構）上，可以控制俯仰角和方位角，以覆蓋天線上方的整個空間。
3D陣列：天線單元呈立體排列，能夠在任何方向上控制一個或多個波束。
波束成形器的類型
無源電子掃描陣列（PESA）：無源相控陣列，是整個陣列只有一個收發器的天線。這是最常見的相控陣列配置類型。
有源電子掃描陣列（AESA）：在有源相控陣列天線中，每個天線單元或單元子集都有一個模擬收發器模塊，用于在每個單元中產生相移。這種更先進的方法通常用于軍事應用。
數字波束成形（DBF）相控陣列：DBF陣列天線使用數字收發器模塊來改變每個天線單元中的相位和振幅。它還可以產生多個波束，并使用FPGA芯片或陣列計算機，以數字方式形成天線輻射模式。此外，數字波束成形陣列還可以在輻射方向上形成零點（null），用于故意最大限度地降低接收靈敏度，減少已知方向上的相互干擾。
混合波束成形相控陣列：AESA和DBF方法可以結合使用，以形成混合波束成形相控陣列。這種方法包括子陣列。每個子陣列都使用一個模擬收發器，而且子陣列中的每個單元都有自己的數字收發器。這種方法，可以創建同步波束集群。
展開 
自適應微帶相控陣天線建模模塊
step3:依據天線口徑以及基板材料等參數，完成介質基板建模，最終完成微帶相控陣天線自動建模。
總結
本文介紹了一種微帶相控陣天線自適應建模方法，其依據天線口徑/貼片與饋線的結構參數/波束掃描角范圍，可實現微帶相控陣天線的自適應建模，相較于原模塊，建模效率更高，操作更加便捷。
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某有源相控陣天線冷板散熱仿真分析
來源：科學與技術 作者：蔣瑞 高天一
關鍵字：相控陣雷達 天線冷板 散熱仿真
本文根據某機載相控陣雷達天線艙內的空間布局，對天線冷板進行了結構設計，并運用有限元體積法的Icepak軟件對三維模型進行散熱效能仿真，對仿真結果進行分析，驗證了冷板的結構設計滿足了相控陣雷達天線陣面發熱插件通風散熱要求。
1 某機載雷達相控陣的構成
機載相控陣雷達主要由T/R組件、波控網絡、天線振子、電源、天線陣面、饋電網絡等部分組成。其中T/R組件是整個天線的核心以及發熱集中區域，因此如何將T/R組件工作時產生的熱量散發至外部環境成為熱設計的關鍵與難點。
2 天線陣面熱仿真
2.1 天線陣面模型建立及簡化
對于本模型，在進行散熱分析時，主要關注的是T/R組件基板上高功率芯片的發熱量以及冷板散熱能力，其他細小零件對整體模塊的散熱的影響不大進行了省略處理；對冷卻流體工質聯接導管、冷卻工質進出口、T/R組件等直接或間接影響散熱能力的部件進行模型簡化分析。
根據天線陣面冷卻系統技術參數：環境溫度：50℃；流體介質：65#防凍液；流體溫度：35℃，可以得到天線陣面熱邊界參數如表1：
表1 天線陣面熱設計邊界條件
表中T/R組件進出口溫差為串聯支路的溫差，其余皆為單個。
根據天線艙內的空間布局，以及上表中的熱邊界條件，對冷板進行了結構設計并建立ICEPAK模型如圖1所示。
圖1 雷達陣面熱仿真模型布置圖
2.2 熱仿真結果分析
對模型進行三維散熱效能仿真建模，其仿真條件：介質為65#防凍液，介質溫度=35℃，環境溫度=55℃，總功耗為15KW，系統總流量為2.048m3/h。
展開 有源相控陣雷達的科研利器—UltraLAB工作站集群推薦
有源相控陣雷達（Active Phased Array Radar）的研究涉及多個方面，主要包括以下內容：
1) 信號處理：研究雷達信號處理算法，包括波束形成、距離測量、速度測量、角度測量等。該部分主要涉及到信號處理和波束形成的算法研究。
2) 輻射與天線設計：研究雷達天線的設計與輻射特性，包括陣元布局、輻射特性優化等。該部分主要涉及到天線設計和輻射特性的仿真和優化。
3) 目標檢測與跟蹤：研究雷達目標檢測與跟蹤算法，包括目標檢測、目標跟蹤、目標識別等。該部分主要涉及到目標檢測與跟蹤算法的研究和性能優化。
4) 雷達性能評估與仿真：研究雷達性能評估與仿真方法，包括仿真模型建立、仿真數據生成、性能評估等。該部分主要涉及到雷達性能評估和仿真技術的研究。
在研究有源相控陣雷達時，常用的軟件和工具包括：
1) MATLAB：用于雷達信號處理、波束形成、目標檢測與跟蹤等算法的開發和仿真。
2) CST Studio Suite：用于雷達天線設計和輻射特性的仿真和優化。
3) ANSYS HFSS：用于天線和陣列的電磁仿真和優化。
4) FEKO：用于雷達天線和輻射特性的電磁仿真和分析。
5) SystemVue：用于雷達系統級建模和性能評估。
計算特點：
有源相控陣雷達的計算任務通常較為復雜和密集，需要大量的信號處理、數據處理和仿真計算。具體的計算特點取決于具體的算法和仿真模型，有些算法更加計算密集，有些仿真模型更加復雜。因此，對于一些復雜的任務，可能需要高性能計算資源來支持計算。
硬件配置：
對于有源相控陣雷達的研究和仿真，通常需要具備較高的計算性能和存儲容量。推薦的硬件配置應考慮以下因素：
處理器（CPU）：推薦使用高性能的多核CPU，以提供足夠的計算能力和并行處理能力。
展開 基于CST相控陣天線快速設計方法
前言
在上世紀三十年代，相控陣技術就已經出現在軍事領域的雷達應用中。近年來隨著模擬微波/毫米波集成電路（MMIC）技術、數字波束形成技術、計算機及信號處理技術突飛猛進的發展，相控陣理論也得到了長足的發展，結合相控陣理論的天線技術也成為天線領域里的一個熱門話題。相控陣雷達成為近幾年快速發展的一種新型雷達，主要的優點在于其搜索跟蹤目標時，陣列天線是固定的，只要改變天線陣元間的相位差，即可達到使天線方向圖進行無慣性掃描的目的，避免了使陣列天線做機械轉動時的一系列問題。并且通過改變天線陣元饋電幅度的 大小，也可以使天線陣方向圖的形狀進行一定的改變，以便應對不同的需求。目前，相控陣雷達已經成為一個具有多目標搜索跟蹤、高自適應能力的先進檢測系統。
當前計算機技術和各種三維電磁軟件的發展，為天線設計提供了強大的輔助，目前使用較多的有FEKO，HFSS，CST等軟件，本文采用CST設計一款相控陣天線，實現波束掃描，相對于傳統方法，大大節省計算資源和時間。
1． 單元設計
這里方便起見，采用背饋的微帶天線，模型如下
本文設計在73.5GHZ左右，經過不斷優化仿真，得到回撥損耗如下圖
上圖可知，-10db帶寬為71GHz---76.5GHz
天線單元的增益比較重要，太小的話會影響天線陣列的性能，根據相關理論，天線單元沒翻倍，增益將增加3dB左右，當然這是在理想情況下，也就是耦合很小情況。
上圖可知，微帶單元的最大輻射方向垂直于貼片，最大增益為7.64dB，符合常規要求。
二.陣列快速建立
接下來打開CST陣列快速建模功能如下如，這里采用橢圓形，單元個數在x方向為30個，y方向為20個。間隔3mm。
為了有效減低副瓣，采用泰勒綜合功能
上圖可知，在周邊幅度盡量小，中心大，這樣可以有效得到低副瓣。
展開 5G仿真解決方案 | 相控陣仿真技術詳解
5G與相控陣
5G時代應用將極大豐富，5G網絡需要適應大帶寬、高可靠低時延、大連接等場景，這就要求5G天線具備支持更多通道，靈活實時的波束調節，并支持高頻段通信的能力，其關鍵的演進方向即為大規模MIMO有源天線。大規模MIMO相較于傳統MIMO能夠有效提升性能的核心就是基于相控陣技術。
所謂相控陣，是指通過控制陣列天線中輻射單元饋電相位來改變方向圖波束指向的一類陣列天線。
相控陣的主要目的是實現陣列波束的空間掃描，即所謂電掃描。相控陣早期主要應用于軍事方面——相控陣雷達。由于相控陣雷達掃描速度快，多任務能力強，現已廣泛應用到軍事雷達領域中，并成為軍事實力的標志之一。另外，相控陣技術同時也在氣象預測等民用領域有著廣泛的應用。
展開 便攜式相控陣探傷儀OmniScan X3 系列探傷儀
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強大的相控陣工具箱
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OmniScan X3系列探傷儀是一款集成了先進全聚焦方式（TFM）和好用相控陣（PA）功能的全面無損檢測解決方案。這款便攜式設備專為提高檢測效率和準確性而設計，適用于各種復雜材料的缺陷識別。
</div><p><span style="color: rgb(25, 27, 31);">便攜式相控陣探傷儀:</span><a href="https://industrial.evidentscientific.com.cn/zh/phasedarray/" rel="noopener noreferrer" target="_blank">https://industrial.evidentscientific.com.cn/zh/phasedarray/</a></p><div contenteditable="false" width="100%">
核心特點與優勢：
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高效性能：采用堅固耐用且輕巧的設計，支持64晶片相控陣探頭，并能實現128晶片孔徑的TFM檢測，適合較厚或衰減性較強的材料。
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創新的TFM成像技術：提供高質量成像，增強對小缺陷的靈敏度及噪聲材料中的穿透力。聲學影響圖（AIM）工具幫助用戶提前確認TFM聲波覆蓋范圍，優化掃查計劃。
展開 國內首款硅工藝全集成相控陣T/R芯片在安其威微電子誕生
近日，安其威微電子（Archiwave）憑借其在硅工藝微波集成電路設計領域深厚的技術積累，成功研制出國內首款單片集成相控陣T/R芯片ARW9621。該款產品集中運用了多項領先的創新技術，滿足了相控陣雷達天線系統小型化和低成本的多項要求，向相控陣T/R組件的單芯片化實現跨出了里程碑的一步。據悉，該芯片已經通過高低溫性能指標和質量檢驗，用戶正在做系統測試。
圖1 工程師指尖上的全集成TR裸芯片尺寸約5x5平方毫米
芯片功能和優勢
圖2. S波段硅工藝全集成相控陣T/R芯片功能框圖
圖3 芯片評估板
安其威微電子推出的首款單片全集成T/R芯片ARW9621工作在S波段，采用QFN8X8封裝。單顆芯片上集成了多個高性能射頻模塊，實現了傳統T/R組件模塊的全部功能，其主要優勢體現在以下多個方面：
集成了平衡式功率放大器。平衡式結構有效解決了負載牽引效應，在天線駐波比3:1的情況下仍然能有效實現1W的功率輸出；
集成了吸收式限幅器和低噪聲放大器，有效提高了T/R芯片的抗燒毀能力，用低成本硅工藝實現可集成吸收式限幅器是安其威團隊的革命性創新之一。
集成了諧波抑制濾波器。將發射通道的二次諧波抑制能力提升到60dBc；
集成了2W低插損射頻開關。
展開 
中國魚10重型高速魚雷首次公開，或為世界第一種聲學相控陣魚雷
從上述消息和國內外公開資料可以推測：
2013年定型的高速智能魚雷很可能就是魚-10，并采用了世界獨創的水下聲學成像相控陣技術，可對敵艦艇/潛艇目標及其關鍵部位進行準確識別和精確攻擊，并能智能識別敵方發射的假目標，具有極為強大的抗干擾能力。
據國外專業媒體稱，隨著國際海洋局勢的緊張，世界各國對高實時性、高分辨率水聲成像系統的研發給予了大量投資和高度重視，但能夠真正實現水下實時成像功能的設備并不多，能實現水下聲學成像的魚雷還未見公開報導。
據國外資料披露，目前美國海軍潛艇部隊裝備的最先進重型自導魚雷MK-48Mod 6/7和輕型魚雷MK-50和MK-54，其最高航速可達55至60節(另一說法是60-65節)，未來在改進動力和推進裝置后還有可能達到70節。在這樣高速的情況下，如何降低水動力噪聲就成了不得不重點考慮的主要因素。如果噪音過高，位于敵我兩艇之間的魚雷輻射噪聲不僅有可能暴露我方的蹤跡，也可能嚴重干擾本艇聲納對敵艦的探測和分辨，甚至會讓潛艇對魚雷的線導導引無法實施。
隨著我海軍潛艇噪音水平的快速降低，對魚雷的聲隱身性能也提出了更高要求。因此魚-10在成功定型之后很可能又對其進行了進一步的減振降噪專項整治，將其水下輻射噪音又降低了9至11個分貝。
據外國海軍專家稱，魚雷輻射噪聲每增加6分貝， 對方魚雷報警距離約變為原來的2倍；噪聲每提高5分貝，擊中目標的概率就降低25個百分點；反之噪聲每降低5分貝，擊中目標的概率就提高25個百分點。
魚10經進一步減振降噪改裝后，有可能成為我國第一個“聲隱身”型智能魚雷，大幅提高我潛艇發射平臺的安全性、魚雷攻擊的隱蔽性、線導導引的有效性，以及相控陣聲學成像導引頭的跟蹤距離。
來源：小鷹說科技
展開 中海油工程交付巴西的FPSO是超過5艘遼寧號的鋼鐵巨獸
經過多方探索，他們找到了一種簡稱PAUT的超聲相控陣無損檢測技術。
“超聲波對人體無害，且使用時不用隔離，穿透性也很強，在質量檢驗工效、檢驗準確性以及施工安全性上都較射線照射檢驗有很大提升。”王圣強說，在一些特殊部件上，PAUT技術也存在局限，還在繼續進行技術攻關。
“P70 項目的實施中有多項的技術創新，這進一步證明了中國海油在海洋石油設施的制造行業已經達到了世界第一梯隊，這項工程，進一步鞏固了在南美及世界采油屆的地位，也是響應了國家建設‘一帶一路’的倡議，對于‘一帶一路’沿線國家未來的合作意義重大。” 巴西石油FPSO項目總經理陶付文表示。
可以期待，未來中國將建造交付越來越多的“海上鋼鐵巨獸”FPSO，為全球海洋開發做出新貢獻。
來源：國際船舶海工網
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