当关键性的设备部件能够早一点重新启用或者有更长的使用寿命时，流程设备维护保养带来的设备停机时间可以大大缩短。抽样相控阵检测技术能够检测出普通超声波检测方法和X射线检测无法发现的异常。

设备结构件中微小的裂纹，连接不牢或者其他异常可以在相控阵（Phasend Array）技术的帮助下检查出来。这一技术检测时利用超声波扫描结构件，超声波探头中的每一个压电式元器件与振荡元件电气相连，用来发射和接收超声波信号。利用这种相控阵超声波探头可以通过改变天线表面阵列所发出波束的合成方式，来改变波束扫描方向的超声波信号；或者在结构件内规定的深度范围进行探测。在这一技术中，所有压电元器件都可以实现超声波信号的发射和接收。

快速、准确

由萨尔布吕肯大学和弗劳恩霍夫无损探伤研究所（IZFP）共同开发的相阵取样技术是基于相控阵的一种技术。这些依此排列安装的压电元器件的作用是不一样的，当一个或者少数几个相邻的压电元器件作为超声波信号发射器在发射探测信号时，所有其他的压电元器件则作为接收器接收反射回来的错误信号或者正常的反射信号。当相邻的一个或者几个压电元器件从接收信号转换到反射信号时，其余的元器件都在接收信号。通过这样的变化使得每一个检测源探头的元器件都有多种不同的用来探测结构件内部缺陷的探测距离和信号强度。

超声波是沿各个方向传播的，同时反射方向也是不固定的。在计算机软件的支持下，这一检测具有很高的缺陷识别分辨率，能够发现迄今为止传统技术发现不了的结构件内部缺陷。

抽样相控阵检测技术是一种新的、采用了专用机械手的检验方法。检测探头可以围绕圆锥型的零件旋转。这样可以得到准确的扫描图像，例如焊缝体积的扫描图片

传统方法受到的限制

现代化设备的结构件承受的载荷越来越大，在这些结构件中，即便是出现非常细微的裂纹或者焊缝中的缺陷都会导致结构件的功能失效。在实际生产过程中常常出现由于一条焊缝中的微小缺陷导致整个设备失常，例如压力管道系统、蒸汽锅炉常常因为焊缝中的微细裂纹而提前失效、停机大修；或者致使整套流程工业设备停产检修，或者更换零部件。

新的或者被更换下来的零部件应进行严格的检验评估，但断裂力学的检验评估是根据缺陷大小判断零部件的受损程度。这种影响结构件剩余使用寿命的缺陷难以利用传统的检测方法准确无误地检测出来。此外，现代化的材料和结构件复杂的几何形状也常常使得检测更加困难。例如，在近几年来广泛应用的窄间隙焊接技术焊接的厚壁构件。

窄间隙焊接技术减少了焊缝容积，从而缩短了焊接时间、减少了焊条的用量和能源消耗，使得焊接更加经济。窄间隙焊接技术在焊接过程中产生的热量少，对材料的影响小，后续加工量少，因此这种焊接工艺技术得到了迅速的推广。

例如，火力发电厂中的锅炉通常就是一种厚壁旋转对称体的结构件。若利用超声波检测技术对这类结构件进行检测只有采用特殊的检测方法，例如串联重复位点检测方法或者用TOFD（衍射时差法）法代替反射法，尤其是在接收反射的衍射信号时才有可能实现。因为结构的原因检测探头的运动距离是有限的，信号反射的角度也常常非常陡峭。另外，还常常需要使用强声散射的材料。

旋转的机械臂

为了满足检测要求，TüV Süd公司开发了抽样相控阵检测技术。该公司与弗劳恩霍夫无损探伤研究所（IZFP）和I-Deal公司合作，在完成这一检测技术研发后又拓展开发了特殊的专用机械手技术。

这种专用机械手带有一个有着液体耦合输送装置的超声波探头支架。在这一机械手的控制下，支架上的超声波探头围绕焊缝做旋转运动，从而在断层扫描图片中显示焊缝中的质量缺陷。检测系统的机械手和抽样相控阵单元构成的检测系统可以配备数据处理系统和虚拟软件。而虚拟软件能够对检测的结果进行评估、重复再现检测过程，并对各次检测数据进行比较。

比较测试的优势

在Alloy 617号材料制造的外径为220mm、壁厚为56mm的管材上对新系统进行了测试。根据被测试的材料不同，这一系统还可以测试更厚的结构件。检验环境很好，室内干净、温度5℃以上，检测从固定设置的零点开始，检测结果有着很好的可重复性和再现性。检测内容也扩大到了侧面焊接缺陷、位置缺陷、气孔、热裂和焊根缺陷。专家把这一系统检测的结果与X射线检测的结果进行比较。

第一次检测评估证明：这一系统焊缝缺陷的种类、大小和位置检测中有着很高的准确度，能够实现高清晰度的三维图像数据，这是缺陷分析评判、显示缺陷大小的重要依据。这种改进型的超声波检测系统能够检测出利用X射线检测到的所有缺陷。另外，抽样相控阵检测技术还可以检测到其他的一些缺陷，例如模拟和热裂缺陷。

测试结果表明：改进型的超声波检测系统能够发现面积大于0.2×0.2mm2的缺陷，材料可以是铁素体材料或者镍基合金材料。

这一系统在多种材料和几何形状的焊缝检测中都得到了比X射线和超声波检测更准确的检测结果。

降低了成本费用

抽样相控阵检测技术的应用范围非常广泛，越是使用起来非常有效的材料和零件，其微细的缺陷对设备的影响就越大。除了能够带来风险之外，还有一个成本费用的问题。

大型流程工业设备的一次偶然性停机可能带来高达40万欧元的经济损失。因此，新技术在避免这类事故的发生中有着重要的意义。