相控阵超声技术的基本概念源于相控阵雷达技术其基本特征是在计算机控制下对超声换能器晶片阵列(多个压电晶片按一定形状、尺寸排列;单个晶片称为阵元。)进行激励，分别控制每个阵元发射信号的波形、幅度和相位延迟量，使各阵元发射的超声子波束在空间叠加合成，从而形成发射聚焦和声束偏转等效果。因此，只需通过改变控制软件，相控阵换能器就可方便地实现对不同方向、不同深度和不同位置的另纹的检测，这是传统的单晶片超声换能器所不能比拟的，如图2.79所示。
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图2.80所示是相控发射超声波原理图。发射电路产生触发脉冲信号，相控阵单元在触发脉冲的作用下，产生宽度、延时可编程控制的高电压激励脉冲。这些不同延时的激励脉冲分别作用于换能器的各个阵元产生超声波。如图2.81(a)所示，由于换能器各阵元的激励时序是两端阵元先激励，逐渐向中间阵元加大延迟，使得合成的波阵面最后指向探测面正前方的某个曲率中心，即形成垂直聚焦发射。如图2.81(b)所示，由于相控阵换能器各阵元的激励时序是从左到右等间隔增加发射延迟，使得合成波阵面具有一个指向角，即形成倾斜聚焦发射。
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图2.82所示是相控阵信号接收原理图。换能器发射的超声波遇到缺陷后产生回波信号，回波到达各阵元的时间存在差异。按照回波到达各阵元的时间差对各阵元接收信号进行延时补偿，然后相加合成，就能将特定方向回波信号叠加增强，而其他方向的回波信号减弱甚至抵消。
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