相控陣探頭電子束通過(guò)交替地發(fā)射線性相控陣給定數(shù)目的元件進(jìn)行電子轉(zhuǎn)換。這種技術(shù)替代了常規(guī)超聲單晶片探頭的機(jī)械移動(dòng)掃查的一種方法。線陣相控陣探頭的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需機(jī)械運(yùn)動(dòng)。相控陣探頭電子束聚焦通過(guò)對(duì)線性相控陣不同陣元施加對(duì)稱(chēng)的聚焦法則。常規(guī)超聲通常使用幾種探頭來(lái)聚焦在不同深度。相控陣探頭電子聚焦的優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)一個(gè)探頭能聚焦在聲場(chǎng)覆蓋的每一個(gè)深度。用動(dòng)態(tài)聚焦快速檢測(cè)厚坯的完整體積，電子聚焦還可以補(bǔ)償由于柱面界面引起的聚焦畸變。相控陣探頭電子束通過(guò)將聚焦法則應(yīng)用于線性、圓形或矩陣陣列的不同陣元，通過(guò)電子偏轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)線陣和環(huán)陣探頭的2D波束控制，而矩陣陣列允許三維波束控制。這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)使用一個(gè)探頭完成多種角度檢測(cè)的工作。在復(fù)雜幾何形狀件檢測(cè)時(shí)，這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)可以與電子聚焦的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)快速檢測(cè)。相控陣探頭的頻率越低，穿透力越強(qiáng)。廣東汽車(chē)檢測(cè)相控陣探頭
相控陣探頭的應(yīng)用技術(shù)：波前形成：如果把單晶探頭看做一個(gè)向被測(cè)介質(zhì)推動(dòng)的活塞聲源、單片磁盤(pán)、或平板，則其產(chǎn)生的聲波從數(shù)學(xué)角度上看可以被定型為從大量點(diǎn)源發(fā)出的聲波的總和。聲束擴(kuò)散：原則上講，由探頭產(chǎn)生的聲波會(huì)沿直線傳播，直到遇到材料介質(zhì)的邊緣。但是如果聲波的聲程長(zhǎng)度比其近場(chǎng)距離長(zhǎng)，則聲束的直徑還會(huì)增加，會(huì)像聚光燈的光束一樣發(fā)生擴(kuò)散。衰減：隨著聲波在介質(zhì)中的傳播，由于聲能在通過(guò)材料的微結(jié)構(gòu)時(shí)不能得到完全傳播，由超聲探頭生成的有組織的波前便會(huì)衰弱下來(lái)。有組織的機(jī)械振動(dòng)(聲能)會(huì)轉(zhuǎn)化為無(wú)序的機(jī)械振動(dòng)(熱能)，直到不能再探測(cè)到波前為止。這個(gè)過(guò)程被稱(chēng)為聲衰減。好的相控陣探頭價(jià)位相控陣探頭有多種不同的陣列排布形式。
對(duì)相控陣延遲的理解：相控陣的超聲波脈沖發(fā)射裝置由探頭晶片與楔塊組成，延遲激發(fā)晶片發(fā)射超聲波形成扇形聲束，各角度的聲束經(jīng)過(guò)楔塊與耦合層到達(dá)工件接觸面所需要的時(shí)間，紅色線為各角度聲束的延遲。雖然在儀器初始設(shè)置過(guò)程中輸入了探頭與楔塊等相關(guān)參數(shù)，但是輸入的參數(shù)與實(shí)際參數(shù)的誤差，楔塊磨損，掃查角度，耦合劑等因素都會(huì)影響實(shí)際的延遲數(shù)值。超聲相控陣技術(shù)較早應(yīng)用在醫(yī)療領(lǐng)域,從上個(gè)世紀(jì)80年代起,超聲相控陣技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用到核電領(lǐng)域。20多年以來(lái),超聲相控陣技術(shù)在工業(yè)上的應(yīng)用范圍越來(lái)越普遍,在電力、航空、航天、石化等行業(yè)都能夠看到它的身影。相信隨著相控陣設(shè)備價(jià)格的不斷下降、人員培訓(xùn)規(guī)模的日益擴(kuò)大以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的逐步建立與完善,工業(yè)相控陣技術(shù)的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越普及。
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(lèi)別：類(lèi)型：大多數(shù)相控陣探頭屬于角度聲束類(lèi)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(cè)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(gè)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(huì)隨著頻率的降低而增加，而分辨率及聚焦銳利度會(huì)隨著頻率的升高而增強(qiáng)。晶片尺寸：隨著晶片寬度的減小，聲束電子偏轉(zhuǎn)的性能會(huì)增強(qiáng)，但是要覆蓋大區(qū)域就需要有更多的晶片，因此費(fèi)用也會(huì)增加。隨著相控陣探頭晶片數(shù)量的增多，聲波聚焦與電子偏轉(zhuǎn)的能力會(huì)增強(qiáng)。
相控陣探頭的應(yīng)用：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)射的超聲波相控陣形成一個(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)超聲波相控陣的波束掃描、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)生和接收超聲波相控陣束，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)超聲波相控陣的波束掃描、偏轉(zhuǎn)和聚焦。然后采用機(jī)械掃描和電子掃描相結(jié)合的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像成像。相控陣探頭的分辨率會(huì)隨著頻率的升高而增強(qiáng)。廣東汽車(chē)檢測(cè)相控陣探頭
相控陣探頭的聲波散射程度會(huì)隨頻率的更加而增強(qiáng)。廣東汽車(chē)檢測(cè)相控陣探頭
什么是相控陣探頭？陣列是大量的同類(lèi)物體排列組合的方式。NDT超聲陣列的較簡(jiǎn)單的形式應(yīng)該是以增加檢測(cè)的覆蓋范圍和/或提高檢測(cè)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(cè)：在探測(cè)管件的裂縫與分層缺陷，以及測(cè)量管件的總體厚度時(shí)經(jīng)常會(huì)使用多個(gè)探頭。鍛件金屬工件的檢測(cè)：在這種檢測(cè)中，通常需要使用多個(gè)探頭在不同深度聚焦以探測(cè)出以帶狀形式排列的細(xì)小缺陷。復(fù)合材料及金屬檢測(cè)：在材料的表面上線性排列多個(gè)探頭可以提高對(duì)復(fù)合材料中的分層缺陷或金屬中的腐蝕的檢測(cè)能力。進(jìn)行這些檢測(cè)，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(duì)每個(gè)通道進(jìn)行處理的邏輯門(mén)，還需要將每個(gè)探頭仔細(xì)固定好，以正確設(shè)置檢測(cè)區(qū)域。廣東汽車(chē)檢測(cè)相控陣探頭
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