超聲相控陣是超聲探頭晶片的組合,由多個(gè)壓電晶片按一定的規(guī)律分布排列,然后逐次按預(yù)先規(guī)定的延遲時(shí)間激發(fā)各個(gè)晶片,所有晶片發(fā)射的超聲波形成一個(gè)整體波陣面,能有效地控制發(fā)射超聲束(波陣面)的形狀和方向,能實(shí)現(xiàn)超聲波的波束掃描、偏轉(zhuǎn)和聚焦。它為確定不連續(xù)性的形狀、大小和方向提供出比單個(gè)或多個(gè)探頭系統(tǒng)更大的能力。超聲相控陣檢測(cè)技術(shù)使用不同形狀的多陣元換能器產(chǎn)生和接收超聲波束,通過(guò)控制換能器陣列中各陣元發(fā)射(或接收)脈沖的不同延遲時(shí)間,改變聲波到達(dá)(或來(lái)自)物體內(nèi)某點(diǎn)時(shí)的相位關(guān)系,實(shí)現(xiàn)焦點(diǎn)和聲束方向的變化,從而實(shí)現(xiàn)超聲波的波束掃描、偏轉(zhuǎn)和聚焦。超聲相控陣探頭區(qū)別于常規(guī)超聲波探頭的兩個(gè)重要特性是聲束偏轉(zhuǎn)和聚焦。四川面陣相控陣探頭價(jià)格
面陣(矩陣)相控陣探頭的使用:用一個(gè)面陣(矩陣)相控陣探頭代替普通線(xiàn)陣相控陣探頭。與普通線(xiàn)性相控陣探頭不同,元件的電子分組可以在兩個(gè)維度中完成。通過(guò)將一定數(shù)量的陣元組合在一起,不但可以將聲束聚焦到具有轉(zhuǎn)向能力的小光斑中,而且還可以改變焦距和深度。更利于發(fā)揮相控陣檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)之一,具有可預(yù)測(cè)聲束操作的電子掃描能力。面陣(矩陣)相控陣探頭可以使電子掃描在縱向和橫向上更有效,速度更快。面陣相控陣探頭的優(yōu)點(diǎn):增加檢測(cè)小缺陷的能力;提高檢測(cè)和測(cè)量橫向缺陷的能力;聚焦方式靈活,適用范圍更廣;針對(duì)復(fù)雜工件,提高檢測(cè)速度;減少相控陣探頭數(shù)量和降低成本。測(cè)厚相控陣探頭相控陣探頭普遍應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的檢測(cè)。
超聲相控陣探頭按陣列類(lèi)別可分為線(xiàn)陣、面陣兩種。線(xiàn)陣相控陣探頭有單線(xiàn)陣和雙線(xiàn)陣兩種,線(xiàn)陣相控陣探頭中的晶片按照直線(xiàn)方向一維排布,只能實(shí)現(xiàn)晶片排列方向上的波束偏轉(zhuǎn)。雙線(xiàn)陣相控陣探頭可以得到更好的近場(chǎng)檢測(cè)效果。面陣相控陣探頭又有矩陣、環(huán)陣等類(lèi)型。矩陣相控陣探頭中的晶片按照兩個(gè)方向排布,可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)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(shí)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(shí)可實(shí)現(xiàn)偏轉(zhuǎn)。
超聲相控陣探頭區(qū)別于常規(guī)超聲波探頭的兩個(gè)重要特性是聲束偏轉(zhuǎn)和聚焦。所謂“聲束聚焦”是指由于各個(gè)晶片距離焦點(diǎn)的聲程不同,通過(guò)改變晶片間的延時(shí)時(shí)間,讓距離焦點(diǎn)遠(yuǎn)的晶片先發(fā)射信號(hào),而距離焦點(diǎn)近的晶片后發(fā)射信號(hào),從而使各個(gè)晶片發(fā)射的信號(hào)同時(shí)到達(dá)焦點(diǎn),并在一個(gè)小區(qū)域內(nèi)形成一個(gè)強(qiáng)度較高的聲場(chǎng)。同樣激發(fā)晶片數(shù)量的情況下,實(shí)際焦點(diǎn)尺寸與楔塊的角度以及聲程有關(guān),同聲程時(shí)設(shè)置角度越接近楔塊角度,實(shí)際焦點(diǎn)越??;同角度情況下,聲程越小,實(shí)際焦點(diǎn)越小;二者當(dāng)中,聲程對(duì)焦點(diǎn)尺寸的影響大于設(shè)置角度的影響。設(shè)置角度越接近楔塊的主聲束角度,聲束越均勻,分辨率更好。相控陣探頭是由一行或一組特定的小陣元組成的。
超聲波聚焦相控陣探頭可將超聲波聚集成一細(xì)束(線(xiàn)狀或點(diǎn)狀),在焦點(diǎn)處聲能集中,可提高探傷靈敏度及分辨力。超聲聚焦有兩種方法:一種是將壓電晶片做成凹面,發(fā)射的聲波直接聚焦,稱(chēng)為自聚焦探頭;一種由直探頭和聲透鏡組成,聲透鏡的作用就是實(shí)現(xiàn)波束聚焦,稱(chēng)為透鏡聚焦探頭。聚焦探頭具有良好的方向性,適用于檢測(cè)曲面零件缺陷和一定深度的缺陷。水浸相控陣探頭可在水中探傷,其結(jié)構(gòu)與直探頭相似,只是探頭較長(zhǎng),以便浸在水中,保護(hù)膜也可去掉,由聲透鏡替代,前端為瓦狀聲透鏡的是線(xiàn)聚焦探頭,前端為球面聲透鏡的是點(diǎn)聚焦探頭。探頭發(fā)射縱波,但在液體中傾斜入射到工件時(shí),由于入射角的不同,在工件中可產(chǎn)生橫波、表面波或蘭姆波,根據(jù)需要而定。相控陣探頭與壓電陶瓷探頭相比,在一般情況下可提供的靈敏度會(huì)高出10dB到30dB。測(cè)厚相控陣探頭
相控陣探頭技術(shù)優(yōu)于常規(guī)超聲探頭技術(shù)。四川面陣相控陣探頭價(jià)格
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(guò)特定聲程時(shí)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(huì)隨著頻率的增加而呈線(xiàn)性增加,而散射情況則根據(jù)波長(zhǎng)對(duì)晶粒邊界大小的比率,或?qū)ζ渌⑸潴w的比率,在通過(guò)3個(gè)區(qū)域時(shí)會(huì)發(fā)生變化。凹面陣相控陣探頭:凹面陣多用于管道的外檢測(cè),因其能很好地匹配相同曲率管子的外徑,并且其陣列的排列方式有物理聚焦的特點(diǎn),聲束比平面陣列更加容易匯聚。凸面陣能很好地匹配相同曲率管子的內(nèi)徑,但在陣列凸面排列的狀態(tài)下,聲場(chǎng)旁瓣十分明顯,特別是小徑管中的聚焦聲場(chǎng)更容易向空間擴(kuò)散;凸面陣多用于醫(yī)學(xué)B超超聲診斷領(lǐng)域。四川面陣相控陣探頭價(jià)格
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