超聲相控陣是超聲探頭晶片的組合,由多個壓電晶片按一定的規(guī)律分布排列,然后逐次按預先規(guī)定的延遲時間激發(fā)各個晶片,所有晶片發(fā)射的超聲波形成一個整體波陣面,能有效地控制發(fā)射超聲束(波陣面)的形狀和方向,能實現超聲波的波束掃描、偏轉和聚焦。它為確定不連續(xù)性的形狀、大小和方向提供出比單個或多個探頭系統(tǒng)更大的能力。超聲相控陣檢測技術使用不同形狀的多陣元換能器產生和接收超聲波束,通過控制換能器陣列中各陣元發(fā)射(或接收)脈沖的不同延遲時間,改變聲波到達(或來自)物體內某點時的相位關系,實現焦點和聲束方向的變化,從而實現超聲波的波束掃描、偏轉和聚焦。超聲相控陣探頭區(qū)別于常規(guī)超聲波探頭的兩個重要特性是聲束偏轉和聚焦。四川面陣相控陣探頭價格
面陣(矩陣)相控陣探頭的使用:用一個面陣(矩陣)相控陣探頭代替普通線陣相控陣探頭。與普通線性相控陣探頭不同,元件的電子分組可以在兩個維度中完成。通過將一定數量的陣元組合在一起,不但可以將聲束聚焦到具有轉向能力的小光斑中,而且還可以改變焦距和深度。更利于發(fā)揮相控陣檢測的優(yōu)點之一,具有可預測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:增加檢測小缺陷的能力;提高檢測和測量橫向缺陷的能力;聚焦方式靈活,適用范圍更廣;針對復雜工件,提高檢測速度;減少相控陣探頭數量和降低成本。測厚相控陣探頭相控陣探頭普遍應用于工業(yè)領域的檢測。
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,只能實現晶片排列方向上的波束偏轉。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,可實現兩個方向上的波束偏轉。環(huán)陣相控陣探頭晶片呈同心圓環(huán)狀排布,主要實現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,聚焦的同時可實現偏轉。
超聲相控陣探頭區(qū)別于常規(guī)超聲波探頭的兩個重要特性是聲束偏轉和聚焦。所謂“聲束聚焦”是指由于各個晶片距離焦點的聲程不同,通過改變晶片間的延時時間,讓距離焦點遠的晶片先發(fā)射信號,而距離焦點近的晶片后發(fā)射信號,從而使各個晶片發(fā)射的信號同時到達焦點,并在一個小區(qū)域內形成一個強度較高的聲場。同樣激發(fā)晶片數量的情況下,實際焦點尺寸與楔塊的角度以及聲程有關,同聲程時設置角度越接近楔塊角度,實際焦點越??;同角度情況下,聲程越小,實際焦點越??;二者當中,聲程對焦點尺寸的影響大于設置角度的影響。設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束(線狀或點狀),在焦點處聲能集中,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現波束聚焦,稱為透鏡聚焦探頭。聚焦探頭具有良好的方向性,適用于檢測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,其結構與直探頭相似,只是探頭較長,以便浸在水中,保護膜也可去掉,由聲透鏡替代,前端為瓦狀聲透鏡的是線聚焦探頭,前端為球面聲透鏡的是點聚焦探頭。探頭發(fā)射縱波,但在液體中傾斜入射到工件時,由于入射角的不同,在工件中可產生橫波、表面波或蘭姆波,根據需要而定。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高出10dB到30dB。測厚相控陣探頭
相控陣探頭技術優(yōu)于常規(guī)超聲探頭技術。四川面陣相控陣探頭價格
相控陣探頭的應用技術:聲衰減和聲散射的數學理論較為復雜。聲束經過特定聲程時出現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,而散射情況則根據波長對晶粒邊界大小的比率,或對其它散射體的比率,在通過3個區(qū)域時會發(fā)生變化。凹面陣相控陣探頭:凹面陣多用于管道的外檢測,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,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徑,但在陣列凸面排列的狀態(tài)下,聲場旁瓣十分明顯,特別是小徑管中的聚焦聲場更容易向空間擴散;凸面陣多用于醫(yī)學B超超聲診斷領域。四川面陣相控陣探頭價格
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