Die Kerntechnologie des Ultraschalldetektors basiert hauptsächlich auf den Eigenschaften der Verbreitung von Ultraschallen im Material und deren Wechselwirkung mit Mängeln. Sein Arbeitsprinzip beginnt mit dem piezoelektrischen Effekt, der den piezoelektrischen Kristall durch ein hochfrequentes elektrisches Signal anregt und mechanische Wellen mit einer Frequenz von mehr als 20 kHz erzeugt. Wenn sich Schallwellen in einem Material verbreiten, reflektieren, brechen oder streuen sich interne Mängel (z. B. Risse, Poren usw.) aufgrund von Differenzen in der Schallimpedanz. Durch die Erfassung dieser Echosignale durch Empfangssonden und die Analyse ihrer Zeitdifferenzen und Amplitudenänderungen können die Fehlerpositionen genau ermittelt und die Größen bewertet werden.
Die Impulsreflexionsmethode ist derzeit ein häufig verwendeter technischer Weg. Ein integriertes Design für Sende und Empfang mit einer einzelnen Sonde ermöglicht die Positionierung von Fehlern unter Verwendung der Zeitdifferenz zwischen dem Fehler- und dem Grundecho. Die Diffraktionszeitdifferenzmethode (TOFD) ermöglicht eine quantitative Analyse auf Millimeterstufe durch die Diffraktionszeitdifferenz am defekten Ende und eignet sich insbesondere für die Schweißnahteprüfung. Die Phase-Array-Technologie ermöglicht die Schallstrahlabweichung und -fokussierung durch die elektronische Steuerung der Verzögerungsstimulation der Multi-Array-Sonde. In Kombination mit der Full-Matrix-Erfassung (FMC) und der Full-Focus-Methode (TFM) können Echtzeit-C-Scan-Bilder erzeugt werden, wobei das Signal-Rausch-Verhältnis auf über 60 dB erhöht wird, um die Risserkennung auf Mikronenstufe zu erreichen.
Auf der Ebene der Bildgebungstechnik ermöglicht das Ultraschalldetektor die Visualisierung von Mängeln durch mehrdimensionale Bildgebungsmethoden wie A-Scan, B-Scan und C-Scan. Typ A zeigt die Verbreitungszeit als horizontale Koordinate und die Reflexionsamplitude als longitudinale Koordinate an, um die fehlerhaften Wellenformmerkmale intuitiv darzustellen; Der Typ B-Display generiert 2D-Tomografie, ähnlich dem medizinischen Hyperprinzip B; Typ C zeigt eine entsprechende Karte der Position der Sonde und der Fehlverteilung durch mechanische Scans an. Nichtlineare Ultraschalltechnologien überschreiten die Diffraktionsgrenzen weiter und bauen in Kombination mit digitalen Zwillingstechnologien eine Datenbank der akustischen Eigenschaften von Materialien auf, um die Entwicklung von Fehlern vorherzusagen.
Die aktuelle technologische Entwicklung konzentriert sich auf intelligente Erkennungssysteme und Umweltanpassung. Deep-Learning-Algorithmen wie U-Net-Netzwerke ermöglichen die automatische Klassifizierung von Fehlern mit einer Genauigkeit von 98%; Hochtemperatur-Ultraschallsonden (800 °C) und immersive Prüfroboter erweitern die Anwendungsgrenzen für spezielle Szenarien wie Raffinerieanlagen, Kernreaktoren und andere. In Zukunft sollen Spitzentechnologien wie Quantensensor-Ultraschall und Selbstversorgungssensoren die Empfindlichkeit um drei Größengruppen erhöhen und die beschädigungsfreie Erkennung in das Zeitalter der Subwellenlängenoplösung antreiben.