超声波相控阵技术在无损检测中应用.doc

超声波相控阵技术在无损检测中应用.doc精品文档
精品文档
1
精品文档
精品
超声波相控阵技术在无损检测中的应用
早在1959 年，TomBrown 和Hughes在Kelvin注册了一项
超声波环形动态聚焦探头的专利技术，后来这项技术称为相控阵。
精品文档
精品文档
1
精品文档
精品
超声波相控阵技术在无损检测中的应用
早在1959 年，TomBrown 和Hughes在Kelvin注册了一项
超声波环形动态聚焦探头的专利技术，后来这项技术称为相控阵。
在上世纪60年代，关于超声波相控阵的研究主要局限于实验室；60年代末70年代初期，医学研究者已将相控阵技术成功运用到人体超声成像方面。然而超声相控阵技术在工业方面的应用发展缓慢，主要是因为相控阵系统复杂而当时的计算机能力弱，缺乏对多晶片探头进行快速激发以及无法对扫查产生的大量数据文件进行处理
的能力；另一个原因就是仪器费用高昂，很少有公司愿意在这方面花费巨额费用。
随着计算机技术的快速发展，相控阵系统的复杂性和费用都大为降低。且相控阵技术相对于普通超声波检测有着明显的优势，令相控阵超声检测技术在工业领域逐渐兴起。已在多种材料的检测上进行了应用并取得了较满意的检测结果。
原理简介
相控阵超声波检测技术基于惠更斯原理， 所用探头由多个晶片
组成，应用时按照一定的规则和时序对探头中的一组或者全部晶片进
行激活（晶片的激活数量取决于相控阵仪器控制能力和检测需要） ,
每个激活晶片发出的超声波为次波， 次波相互干涉，形成所需的新的
波阵面传播开去成为超声波束对工件进行检测。
对于相控阵检测仪器而言，基本上由两部分组成，一部分是普
通的超声波检测部分，一部分是相控阵部分，其中普通的超声部分负
-可编辑-
精品文档
精品文档
5
精品文档
精品
责发出压电脉冲信号，并对相控阵返回的信号进行显示处理；相控阵部分将压电脉冲信号根据预置规则进行不同的延时施加到要被激活的晶片上，从而产生出不同的波束，见图1。
对晶片进行激活时所遵循的规则（即进行何种方式的延时的触发）称之为聚焦法则（focallaw），不同的延时能发射出不同的超声波束，使超声波束具有相应的波形。并且聚焦在不同的深度（根据干涉原理仅能在近场区范围内聚焦），线性扫查无需聚焦。在一次扫查过程中，可以设置多组聚焦法则，也就是说可以设置多组波束进行扫查，提高扫查效率和保证扫查部位。这也是相控阵的一个显著优点。
比较明显的优势是检测数据完整，可通过对原生数据进行成像来分析工件内部缺陷，定位定量准确，定性方面降低了对人员经验的依赖性，降低了人为因素的误差。另一方面相控阵利用时分复用技术
精品文档
精品文档
3
精品文档
-可编辑-
精品文档
精品文档
5
精品文档
精品
可以用一个探头激发出多种类型的超声波束， 一次扫查就能完成普通
的数种扫查方式，特别适合快速检测及对几何形状复杂的工件检测。
相控阵原理
相控阵技术能够电子修改超声探头的特征。
探头修改是通过在阵列探头中单个晶片的信号发射（触发）和接收（回波）注入时间延时来实现的。
任