什么是相控陣探頭?陣列是大量的同類物體排列組合的方式。NDT超聲陣列的較簡單的形式應(yīng)該是以增加檢測的覆蓋范圍和/或提高檢測速度為目的,將一系列單晶探頭排列在一起的形式。以下為應(yīng)用這種陣列探頭的示例:管件檢測:在探測管件的裂縫與分層缺陷,以及測量管件的總體厚度時經(jīng)常會使用多個探頭。鍛件金屬工件的檢測:在這種檢測中,通常需要使用多個探頭在不同深度聚焦以探測出以帶狀形式排列的細(xì)小缺陷。復(fù)合材料及金屬檢測:在材料的表面上線性排列多個探頭可以提高對復(fù)合材料中的分層缺陷或金屬中的腐蝕的檢測能力。進行這些檢測,不只需要高速、多通道超聲設(shè)備帶有適當(dāng)?shù)拿}沖發(fā)生器、接收器,以及可對每個通道進行處理的邏輯門,還需要將每個探頭仔細(xì)固定好,以正確設(shè)置檢測區(qū)域。大多數(shù)相控陣探頭與楔塊一起搭配使用。河北雙線陣相控陣探頭供應(yīng)商
相控陣探頭的應(yīng)用:一維線陣是目前相控陣探頭中應(yīng)用較多的一種形式,其特點是能在相控陣的軸平面實現(xiàn)聲束偏轉(zhuǎn)和軸向聚焦。與一維線陣相比,環(huán)形陣的優(yōu)勢是能在聲束剖面實現(xiàn)二維聚焦(一維線陣只能實現(xiàn)一個方向上的聲束聚焦),聲束剖面呈圓形,能獲得較大的能量集中,并且不要求大數(shù)目的陣列,因此其能在采用高頻檢測時仍保證較高的穿透力;但環(huán)形陣的缺點是不能進行聲束偏轉(zhuǎn)控制,因此主要應(yīng)用于醫(yī)學(xué)成像和脈沖多普勒體積流量計中。扇形陣和二維矩陣都可實現(xiàn)所有方向的聲束偏轉(zhuǎn)和軸向聚焦,扇形陣多用于棒材檢測,二維矩陣由于加工工藝限制、電路復(fù)雜及制作成本高等原因,仍主要應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較少,但其聲束不只能實現(xiàn)沿晶片排列方向的掃查,還可以縱向擺動掃查,因此其具有三維成像的優(yōu)勢,這將會是未來超聲相控陣換能器的發(fā)展方向。浙江超聲相控陣探頭品牌標(biāo)準(zhǔn)的相控陣產(chǎn)品頻率在1-20MHz之間,陣元10到256個之內(nèi)。
相控陣探頭的聲束形狀:我們用以下這個比喻可以有效地說明這個概念。發(fā)自典型的未聚焦圓盤探頭的聲束經(jīng)常被想象成一束源自開啟晶片區(qū)域的能量柱,這個能量柱在直徑方向上擴散,后消失。探頭的聲場被分為兩個區(qū)域:近場和遠(yuǎn)場。近場是指接近探頭的區(qū)域。在這個區(qū)域中聲壓反復(fù)幾次達到大值、小值。這個區(qū)域的終端為軸上后一次出現(xiàn)大聲壓值的位置。這個位置到探頭表面的距離表示為N,即近場距離。近場距離N證明探頭的自然焦距。遠(yuǎn)場是近場距離(N值)以外的區(qū)域。在這個區(qū)域,隨著聲束直徑的擴展及聲能的消散,聲壓逐漸降低為零。近場距離是探頭頻率、晶片大小以及被測材料的聲速互相作用的一個函數(shù)。
凹面線性相控陣探頭是一種重要的相控陣探頭陣列,在實際應(yīng)用中往往會起到很好的探測效果,如棒材(或管材)質(zhì)量的在線檢測問題,常規(guī)的超聲檢測方法需要超聲波相控陣探頭或棒材不斷地旋轉(zhuǎn),而采用凹面的相控陣探頭,通過陣元之間的不同組合使聲束快速地旋轉(zhuǎn)并查掃到各個部位。目前,上已有利用凹面相控陣探頭對棒材檢測的商業(yè)儀器,主要采取線性查掃和扇形查掃的方式來確定是否存在缺陷。利用凹面線陣,對棒材(或管材)檢測時具有更好的聚焦效果。超聲相控陣檢測的優(yōu)勢在于,通過軟件還可控制聚焦聲束的角度、聚焦距離以及焦點大小,同時由于掃描的聲束是聚焦產(chǎn)生的,所以能夠檢測到分散在不同角度的裂紋,而且能夠在相控陣探頭不移動或少移動情況下進行快速掃查,提高檢測速度。由相控陣探頭產(chǎn)生的聲波會沿直線傳播,直到遇到材料介質(zhì)的邊緣。
相控陣探頭根據(jù)以下基本參數(shù)從功能上被分成不同的類別:類型:大多數(shù)相控陣探頭屬于角度聲束類型,與塑料楔塊、平直塑料靴或延遲塊一起使用。此外,還有直接接觸式探頭和水浸式探頭。頻率:超聲缺陷探測一般使用2MHz到10MHz之間的頻率,因此大多數(shù)相控陣探頭都屬于這個頻率范圍。此外,還有頻率更低或更高的探頭。使用常規(guī)探頭,穿透性能會隨著頻率的降低而增加,而分辨率及聚焦銳利度會隨著頻率的升高而增強。晶片尺寸:隨著晶片寬度的減小,聲束電子偏轉(zhuǎn)的性能會增強,但是要覆蓋大區(qū)域就需要有更多的晶片,因此費用也會增加。相控陣探頭的分辨率會隨著頻率的升高而增強。河北雙線陣相控陣探頭供應(yīng)商
相控陣探頭的頻率是指一秒鐘內(nèi)聲波完成振動周期的次數(shù)。河北雙線陣相控陣探頭供應(yīng)商
相控陣探頭的發(fā)展:超聲相控陣技術(shù)初期主要應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域,醫(yī)學(xué)超聲成像中用相控陣換能器快速移動聲束對被檢部位成像;大功率超聲利用其可控聚焦特性局部升溫?zé)岑熤尾?使目標(biāo)組織升溫并減少非目標(biāo)組織的功率吸收。較初,系統(tǒng)的復(fù)雜性、固體中波動傳播的復(fù)雜性及成本費用高等原因使其在工業(yè)無損檢測中的應(yīng)用受限。然而隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的快速發(fā)展,超聲相控陣技術(shù)逐漸應(yīng)用于工業(yè)無損檢測,特別是在核工業(yè)及航空工業(yè)等領(lǐng)域。如核電站主泵隔熱板的檢測;核廢料罐電子束環(huán)焊縫的全自動檢測及薄鋁板摩擦焊縫熱疲勞裂紋的檢測。由于數(shù)字電子和DSP技術(shù)的發(fā)展,使得精確延時越來越方便,因此近幾年,超聲相控陣技術(shù)發(fā)展的尤為迅速。河北雙線陣相控陣探頭供應(yīng)商
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