超聲相控陣探頭按陣列類別可分為線陣、面陣兩種。線陣相控陣探頭有單線陣和雙線陣兩種,線陣相控陣探頭中的晶片按照直線方向一維排布,只能實現(xiàn)晶片排列方向上的波束偏轉(zhuǎn)。雙線陣相控陣探頭可以得到更好的近場檢測效果。面陣相控陣探頭又有矩陣、環(huán)陣等類型。矩陣相控陣探頭中的晶片按照兩個方向排布,可實現(xiàn)兩個方向上的波束偏轉(zhuǎn)。環(huán)陣相控陣探頭晶片呈同心圓環(huán)狀排布,主要實現(xiàn)不同深度的聚焦功能。扇陣相控陣探頭由環(huán)陣再切割而成,聚焦的同時可實現(xiàn)偏轉(zhuǎn)。用戶對相控陣探頭的類型選擇需要考慮到被測材料的表面粗糙度。廣東焊縫相控陣探頭工廠
相控陣探頭把相控陣陣列安裝在橡膠滾輪中,橡膠滾輪能手動也能自動控制。超聲相控陣換能器由多個相互的陣元組成,按一定的規(guī)則和時序用電子系統(tǒng)控制激發(fā)各個陣元,使陣列中各單元發(fā)射的超聲波疊加形成一個新的波陣面。同樣,在反射波的接收過程中,按與發(fā)射相同的規(guī)則和時序控制接收單元的接收并進(jìn)行信號合成,再將合成結(jié)果以適當(dāng)形式顯示。超聲相控陣系統(tǒng)主要有兩部分組成,即超聲陣列換能器和電子控制系統(tǒng)。通過電子系統(tǒng)控制超聲相控陣換能器中各陣元的相位,從而獲得合成波束,實現(xiàn)動態(tài)聚焦和高速掃查。廣東焊縫相控陣探頭工廠相控陣探頭是由許多單獨(dú)的晶片構(gòu)成的。
相控陣探頭的應(yīng)用技術(shù):聲衰減和聲散射的數(shù)學(xué)理論較為復(fù)雜。聲束經(jīng)過特定聲程時出現(xiàn)衰減而引起的波幅損失是材料吸收和聲波散射共同作用的結(jié)果。吸收程度會隨著頻率的增加而呈線性增加,而散射情況則根據(jù)波長對晶粒邊界大小的比率,或?qū)ζ渌⑸潴w的比率,在通過3個區(qū)域時會發(fā)生變化。在所有情況下,散射程度都會隨頻率的更加而增強(qiáng)。在某種特定的溫度下,以某種特定的頻率進(jìn)行檢測的某種特定的材料,都有一個特定的衰減系數(shù),這個系數(shù)通常以Np/cm為單位表示,即每厘米耗損的奈培。
雙線陣相控陣探頭區(qū)別于常規(guī)的單線陣探頭,雙線陣采用一邊發(fā)射另一邊的工作模式,提供了傳統(tǒng)的超聲波雙晶探頭一樣的優(yōu)點(diǎn)。雙線陣相控陣探頭在腐蝕測量應(yīng)用中比單線陣相控陣探頭具有更好的近地表分辨率和腐蝕凹坑探測能力,提高了臨界壁厚檢測的概率。同時,雙線陣相控陣探頭又具備相控陣探頭大聲場覆蓋和多位置聚焦的特點(diǎn),改變了傳統(tǒng)雙晶探頭檢測范圍小的難題,具有更快的掃描速度。雙線陣相控陣探頭的特點(diǎn):近表面盲區(qū)約1mm;可更換探頭楔塊,更經(jīng)濟(jì);楔塊可內(nèi)置進(jìn)水孔優(yōu)化耦合效果;波束覆蓋寬度可達(dá)30mm;碳鋼的典型檢查深度范圍為1~80mm。凹陣相控陣探頭的形狀往往呈半圓形,相較于通常的線性陣列探頭,可以進(jìn)行自然幾何聚焦。
超聲波相控陣技術(shù)的操作步驟:探頭盤上裝上兩個相控陣探頭,分別置于焊縫的兩側(cè)。使用液壓裝置將相控陣探頭壓合在管道的表面上以提高耦合質(zhì)量。耦合劑是水,由水泵供給,在寒冷的條件下耦合劑使用水—甲醇以防凍結(jié)。每個相控陣探頭上裝有64個線狀晶片構(gòu)成線陣。整個焊縫在用相控陣探頭掃查時被分割成許多小的區(qū)域,每個區(qū)域的深度為1~3mm,分別覆蓋焊縫的根部、熱影響區(qū)、焊肉區(qū)和余高區(qū)。焊縫檢測時,同時從兩側(cè)掃查,并覆蓋需要檢測的所有區(qū)域??梢允褂妹}沖回波法或串列掃查法檢測每個焊縫區(qū)域。在每個通道內(nèi)設(shè)置有兩個閘門,一個對應(yīng)于回波高度,另一個對應(yīng)于傳播時間。相控陣探頭可以利用0°相控陣探頭進(jìn)行垂直掃查,實現(xiàn)比常規(guī)手動更直觀的檢測結(jié)果。廣東焊縫相控陣探頭工廠
超聲相控陣探頭可使用較高的分辨率迅速掃查較大的區(qū)域。廣東焊縫相控陣探頭工廠
相控陣按陣列形式通??煞譃榫€形、矩陣形、環(huán)形和扇形。相控陣探頭有多種不同的陣列排布形式,其類型按陣元排列方式可分為:一維線陣、二維矩陣、環(huán)形陣、扇形陣、凹面陣、凸面陣、雙線型陣等。不同的陣列排布方式將會產(chǎn)生不同的聲場特性,使相控陣能應(yīng)用于不同工況下的檢測。一維線陣是目前相控陣探頭中應(yīng)用多的一種形式,其特點(diǎn)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。廣東焊縫相控陣探頭工廠
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