相控阵成像的基本原理常规超声仪器和相控阵超声仪器都使用高频声波,核查被测样件的内部结构或测量样件的厚度。它们都以物理学中支配声波传播的相同的基本法则为基础。相控阵工作原理:通过软件可以单独控制相控阵探头中每个晶片的激发时间,从而控制产生波束的角度、聚焦位置和焦点尺寸。技术优势:1.实时彩色成像,包括A/B/C/D和S-扫描,便于缺陷判读,不会误判或漏判缺陷;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更准;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,如对复杂工件检测。相控阵探头的声波散射情况在通过3个区域时会发生变化。广州相控阵探头生产厂家
相控阵探头的应用发展:随着超声波相控阵相控阵检测技术的飞速发展,相控阵真实几何结构位置仿真工艺技术得到越来越普遍的关注,各种检测工艺的应用逐渐在验证成熟。同时,伴随着国内涉及该技术应用的相关法规标准的发布,该技术在特种设备、石化石油、电力等领域的应用被正式认可。超声相控阵技术已有近20多年的发展历史。初期主要应用于医疗领域,医学超声成像中用相控阵换能器快速移动声束对被检部位成像;大功率超声利用其可控聚焦特性局部升温热疗治病,使目标组织升温并减少非目标组织的功率吸收。较初,系统的复杂性、固体中波动传播的复杂性及成本费用高等原因使其在工业无损检测中的应用受限。然而随着电子技术和计算机技术的快速发展,超声相控阵技术逐渐应用于工业无损检测,特别是在核工业及航空工业等领域。郑州微型相控阵探头随着声波在介质中的传播,由超声波相控阵探头生成的有组织的波前便会衰弱下来。
相控阵探头较常用线阵探头。这些相控阵探头为直线排列,每个阵元是连接到一个不同的电子通道,根据设计的性能可采用直接或通过多路复用器。每一个阵元可以被开启或不开启。仪器利用电子延时控制各电子通道,发射和接收的信号/形式的换能器阵元。对特定阵元进行延迟相对应的设置,每一个聚焦法则定义了一个不同的波束,它具有特定的方向、聚焦距离和横向分辨率。这种技术要求在相控阵探头阵元之间具有非常低的声学和电交叉耦合影响,这样所有的阵元都可以单独发射。一般采用压电复合材料,能够完全适应这一特点。
相控阵探头的应用特点:超声相控阵的两个重要特性是偏转和聚焦,这些特性在理论上的实现都是基于波的叠加和干涉以及惠更斯原理。相控阵探头根据晶片的排布可以分成环阵、一维线阵、扇形环阵、二维矩阵、曲率线阵等。超声相控阵技术在扫查方式上主要分为线性扫查、扇形扫查、动态深度聚焦等,在显示方式上分为A显示、B显示、C显示、D显示、S显示等。上世纪80年代,出现了工业用相控阵系统,这种系统非常的大,需要把数据传入电脑来进行数据处理和图像展示,至少需要两个人来操作。这类设备大部分都是用在在役电站的检查中,特别是核电领域。上世纪90年代以来,随着电子和软件技术的发展,依靠低功率的电子元件、低能耗的结构,结合微处理器技术,使得电池驱动的相控阵设备的产生成为可能。大多数相控阵探头属于角度声束类型。
相控阵探头的应用方法有哪些?直接接触法:直接接触法通常采用斜探头进行横波检测,检测面为曲面,应将探头斜楔严格按规程的要求加工成与管子曲面相吻合,利用对比样管调整检测灵敏度。通常使用材质与试件相同或相近、外径壁厚也相同的管材制作,按相关标准制作人工缺陷、调整灵敏度时,将对比样管内外壁上的人工缺陷回波高度调整到规定高度,进行扫查。管材检测时,有时采用双探头横波接触法,两个探头相背并列,同时发射、接收管材中的一个缺陷的两个信号。直接接触法在检验检疫领域应用较为普遍,对环境条件要求比较低,容易操作,但现场检验工作强度较大,速度较慢。标准的相控阵产品频率在1-20MHz之间,阵元10到256个之内。广州相控阵探头生产厂家
随着相控阵探头晶片数量的增多,检测所覆盖的区域也会扩大。广州相控阵探头生产厂家
凹面阵相控阵探头:凹面阵多用于管道的外检测,因其能很好地匹配相同曲率管子的外径,并且其阵列的排列方式有物理聚焦的特点,声束比平面阵列更加容易汇聚。凸面阵能很好地匹配相同曲率管子的内径,但在阵列凸面排列的状态下,声场旁瓣十分明显,特别是小径管中的聚焦声场更容易向空间扩散;凸面阵多用于医学B超超声诊断领域。在工业方面,国内已有部分学者对凸面阵探头进行了开发应用,但总体研究并不多。除了阵列排布方式、延时法则之外,超声相控阵探头的检测能力还与探头盲区大小、中心频率、发射脉冲宽度、楔块的选择、耦合介质、试件表面平整度等因素有关。因此,针对一些特殊的检测对象,调整其中的某些因素,便可以获得不同用途的超声相控阵探头。广州相控阵探头生产厂家
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