相控阵检测的简要历史回顾
Během prvních desetiletí po svém vzniku se komerční ultrazvukové přístroje zcela spoléhaly na jednoprvkové snímače, které fungovaly s jedním piezoelektrickým krystalem generujícím a přijímajícím zvukové vlny, na dvouměničové snímače, které disponovaly oddělenými krystaly vysílače a přijímače, a na systémy typu pitch–catch nebo na průchodovou metodu, které využívaly dvojici jednoměničových snímačů pracující v tandemu. Tyto přístupy se stále využívají ve většině současných komerčních ultrazvukových přístrojích určených pro průmyslovou detekci vad a měření tloušťky, avšak význam přístrojů využívající technologii phased array v oboru ultrazvukového nedestruktivního testování (NDT) stále roste.
Princip konstruktivní a destruktivní interakce vln byl poprvé demonstrován anglickým vědcem Thomasem Youngem v roce 1801 pomocí pozoruhodného experimentu, který využíval dva bodové zdroje světla k vytvoření interferenčních obrazců. Vlny, které se potkají ve fázi, se navzájem zesilují, zatímco vlny, které se potkají s opačnou fází, se navzájem vyruší.
Fázový posun neboli fázování je zase způsob řízení těchto interakcí posunem vlnoploch pocházejících ze dvou nebo více zdrojů v čase. Lze jej využít k ohýbání, natáčení nebo zaostřování energie vlnoplochy. V 60. letech minulého století výzkumníci začali vyvíjet ultrazvukové systémy na bázi technologie phased array, které využívaly snímače s větším počtem buzených bodových zdrojů s cílem směrovat zvukové svazky pomocí těchto řízených interferenčních obrazců. Na počátku 70. let minulého století se objevily první komerční systémy s technologií phased array pro potřeby lékařské diagnostiky, které využívaly natáčené UT svazků k vytvoření průřezových snímků lidského těla.
Zpočátku bylo využití ultrazvukových systémů phased array omezeno převážně na použití v medicíně, zejména díky tomu, že konstrukci přístroje a interpretaci snímků usnadňovala předvídatelná stavba a struktura lidského těla. Naproti tomu průmyslové oblasti použití představují mnohem větší výzvu, a to z důvodu velmi odlišných akustických vlastností kovů, sklolaminátu a kompozitních, keramických a plastových materiálů a také širokého rozmezí tlouštěk a geometrií, s nimiž se při průmyslovém použití setkáváme. První průmyslový systém phased array, který byl uveden na trh v 80. letech minulého století, byl extrémně velký a vyžadoval přenos dat do počítače, kde bylo třeba provést jejich zpracování za účelem znázornění snímku. Tyto systémy se nejčastěji používaly k servisním kontrolám v energetice. Z velké části se tato technologie prosadila v jaderné energetice, kde kritické hodnocení umožňuje využít nejnovější technologie ve větší míře za účelem zlepšování pravděpodobnosti detekce. Mezi další z prvních oblastí použití patřily velké kované hřídele a komponenty nízkotlakých turbín.
Přenosné přístroje phased array na baterii pro průmyslové využití se objevily na trhu v 90. letech minulého století. Analogová provedení vyžadovala napájení a prostor pro vytvoření multikanálových konfigurací potřebných pro natáčení paprsku, ale přechod k digitální podobě a rychlý vývoj cenově dostupných integrovaných mikroprocesorů umožnil rychlejší vývoj nové generace zařízení s technologií phased array. Dostupnost elektronických komponent s nízkou spotřebou energie, lepší a energeticky úsporná provedení a palubní verze umístitelná na povrch zkoušeného dílu, která se začala používat v celém odvětví, vedly k miniaturizaci této moderní technologie. Výsledkem byly nástroje využívající technologii phased array, které umožňovaly elektronické nastavení, zpracování dat, zobrazení a analýzu, a to vše v rámci přenosného zařízení, což otevřelo možnosti pro využití v dalších průmyslových odvětvích. Tím se také zajistily podmínky, které umožnily vytvoření standardních sond phased array pro běžné oblasti použití.
