第10章其他超声检测方法.ppt

相控阵换能器的压电晶片不是一个整体，而是由多个独立小晶片组 成的阵列。常见的有直线排列的线阵、环形排列的面阵探头等。 相控阵探头由一系列独立晶 片组成，每一个晶片都有自己 的接头、延时电路和数模转换 器，每个晶片在声学上都是独 立的。 通过预先计算好的延时各单 元的激励脉冲从左到右等间隔 增加延迟时间，使得各波阵面 具有一个倾角，以得到所需的 波形，实现了声束的偏转。 （2）可形成的不同声束类型 (3)可得到不同扫描类型 (图) (多声束的集合) 超声相控阵探头 超声相控阵基本原理 超声相控阵扫描成像方式 超声相控阵技术典型应用 超声相控阵超声技术的优势 10.2 相控阵超声 Xi an Polytechnic University 本质来说相控阵探头就是一个较长的常规超声探头，然后将其切割成许多小的晶片，并可独立激发。 一.超声相控阵探头 Xi an Polytechnic University 128 elements 实际中的相控阵探头就像是将许多小的常规超声探头集成进入一个大的探头中。 Xi an Polytechnic University Xi an Polytechnic University 相控阵探头晶片阵列中每一个阵元都由一独立的激励电路控制， 单个阵元的损坏不影响整个换能器的使用。 Xi an Polytechnic University 1.相控阵声束偏转的原理 二.超声相控阵基本原理 Xi an Polytechnic University (1)声束偏转示意图 雷达(radar)原是“无线电探测与定位”的英文缩写。雷达的基本任务是探测感兴趣的目标，测定有关目标的距离、方问、速度等状态参数。雷达主要由天线、发射机、接收机（包括信号处理机）和显示器等部分组成。 (2)相控阵雷达 Xi an Polytechnic University 相控阵雷达是一种以改变雷达相位来改变波束方向的雷达。 Xi an Polytechnic University 2.相控阵声束聚焦的原理 使两端阵元先激励，逐渐向中间加大延迟时间，使合成波阵面形 成具有一定曲率的圆弧面，声束指向曲面圆心。通过改变延时间隔， 可以调整聚焦长度 相控阵声束聚焦 Xi an Polytechnic University (1)声束聚焦示意图 Xi an Polytechnic University Steering + focusing Focusing Steering No time delay Xi an Polytechnic University 边深度聚焦扫描 扇形扫描 电子扫描 Xi an Polytechnic University 三.相控阵扫描成像方式 扇扫(摆动扫，S扫)是相控阵所特有的扫描方式，它能够展示反射体的 实际位置。即在某一入射点形成一定角度的扇形扫查范围，又称扇形 扫描成像。相应地同时伴有C型显示和A型显示。 Xi an Polytechnic University 1. 复合材料检测 五.超声相控阵技术典型应用 Xi an Polytechnic University 2. 焊缝检测-线性扫查 3.T型焊缝检测----扇形扫查 Xi an Polytechnic University 3.厚壁压力容器焊缝检测 Xi an Polytechnic University 4.插管焊缝检测 Xi an Polytechnic University 5.螺栓检测 Xi an Polytechnic University 6.螺纹检测 完好工件 有缺陷工件 Xi an Polytechnic University 7.涡轮燕尾槽/转子检测 Xi an Polytechnic University 五.相控阵超声技术的特点 相控阵超声技术的优势： 1.实时彩色成像，包括A/B/C/D和S-扫描，便于缺陷判断； 2.相控阵技术可以实现线性扫查、扇形扫查和动态深度聚焦，从而同时具备宽波束和多焦点的特性，因此检测速度可以更快； 3.相控阵具有更高的检测灵活性，可以实现其它常规检测技术所不能实现的功能，如对复杂工件的检测； 4.容易检出各种走向、不同位置的缺陷，缺陷检出率高，定量、定位精度高； 5.扫查装置简单，便于操作和维护； 6.检测结果受人为因素影响小，数据便于存储，管理和调用 。 Xi an Polytechnic University 相控阵超声技术的局限性： 1. 检测对象、检测范围以及检测能力除了受其应用软件的限制； 2. 受相控阵阵列的频率、压电元件的尺寸和间距以及加工精度的限制； 3. 与常规超声波检测一样受到诸如工件表面粗糙度、耦合质量、被检