超聲相控陣技術(shù)簡(jiǎn)介課件

相控陣超聲技術(shù)應(yīng)用介紹（一）

簡(jiǎn)介相控陣超聲相位控制的探頭陣列控制檢測(cè)聲束的特性位置偏角聚焦技術(shù)特征單晶探頭檢測(cè)聲場(chǎng)特性整體輻射單一指向性單一聲束特性相控陣探頭檢測(cè)聲場(chǎng)特性可控部分輻射可控偏角指向可控聚焦矩陣lo-theta陣列二維陣列陣元數(shù)大。陣元小。二維控制。準(zhǔn)二維陣列周向環(huán)陣矩陣陣元數(shù)不大。陣元不小。二維控制。相位延時(shí)相位延時(shí)比載波周期更短或更精確的延時(shí)脈沖延時(shí)脈沖包絡(luò)尺度的延時(shí)聲束特征起點(diǎn)位置輻射方向有效寬度（寬度輪廓）聲束角度控制沿陣列的排列方向各晶片的位置線性控制其發(fā)射和接收的相位延時(shí)，使各晶片波前疊加后如同平面探頭轉(zhuǎn)動(dòng)了一個(gè)方向后產(chǎn)生的波前，實(shí)現(xiàn)聲束的角度控制合成聲束（SyntheticBeam）多個(gè)陣元發(fā)射、接收控制相位延時(shí)各個(gè)子聲波干涉疊加同頻率固定相位合成聲束發(fā)射整體波陣面合成接收信號(hào)延時(shí)合成延時(shí)法則（聚焦法則）-定義延時(shí)法則（delaylaw）是指形成某個(gè)合成聲束時(shí)，陣列所有晶片的發(fā)射的開(kāi)關(guān)、幅度、相位延時(shí)和接收的開(kāi)關(guān)、加權(quán)、相位延時(shí)等控制因素的集合。延時(shí)法則針對(duì)某個(gè)特征的聲束或某個(gè)聚焦點(diǎn)運(yùn)用聲波傳輸原理計(jì)算獲得相控陣延時(shí)法則原理根據(jù)費(fèi)馬原理（Fermat’sprinciple）即空間兩點(diǎn)間波動(dòng)的傳播遵循時(shí)程最短原則。在聲速一致的均勻介質(zhì)內(nèi)將沿直線傳輸在聲速不一致的界面上將符合折射定理線性疊加原理干涉聚焦延時(shí)

角度偏轉(zhuǎn)延時(shí)

帶楔塊角度偏轉(zhuǎn)延時(shí)

相控陣儀器參數(shù)多路切換-最大陣元數(shù)多路收發(fā)-最大孔徑陣元數(shù)發(fā)射分配-延時(shí)精度接收分配-延時(shí)精度合成成像-重復(fù)頻率和成像幀率掃描和成像按一定規(guī)律變化聲束的位移或/和角度，使聲束掃描覆蓋較大的區(qū)域線掃扇掃復(fù)合掃描二維陣列掃描電子機(jī)械復(fù)合二維掃描扇掃（S-Scan）相控陣扇掃一般指固定聲束位置，連續(xù)偏轉(zhuǎn)合成聲束的角度，記錄每個(gè)聲束的A掃波形數(shù)據(jù)，以聲束掃描角度和回波傳輸延時(shí)確定像素的位置，回波幅度確定像素的亮度或彩色，顯示所有回波記錄的過(guò)程。形成的圖像外形像一個(gè)扇面叫扇掃圖像。特點(diǎn)：扇掃的各個(gè)聲束具有相同的合成孔徑，聚焦深度具有一定規(guī)律，可以用等聲程聚焦，等深度聚焦或等距離聚焦。掃描范圍隨深度增加而擴(kuò)大，探頭體積小，耦合面小，檢測(cè)靈活復(fù)合掃描多個(gè)入射角度的線掃圖像疊加扇掃圖像連續(xù)平移掃描，各個(gè)圖像數(shù)據(jù)疊加電子、機(jī)械復(fù)合二維掃描線掃或扇掃形成相控陣主動(dòng)面的端面二維圖像，當(dāng)探頭沿垂直于相控陣線陣的主動(dòng)面掃查時(shí)，按編碼器傳感的掃查位置連續(xù)記錄二維圖像，形成對(duì)掃查區(qū)域的三維圖像記錄。超聲信號(hào)的顯示方式A掃圖形B掃圖像C掃圖像D掃圖像P掃描圖像A（Amplitude）型顯示

（幅度-時(shí)間記錄）時(shí)間幅度A掃波形用曲線顯示傳輸延時(shí)（聲程距離）一維空間上的信號(hào)幅度信息的二維圖形。曲線上的各點(diǎn)：水平位置表示傳輸延時(shí)或聲程、深度、距離等。其中傳輸延時(shí)是直接測(cè)量量。而聲程、深度、距離是經(jīng)聲速、角度投影等比例系數(shù)傳遞的間接測(cè)量量。垂直位置表示信號(hào)幅度。通常用占滿(mǎn)屏高的百分?jǐn)?shù)表示。代表某個(gè)靈敏度（增益/衰減）下信號(hào)的大小。B型顯示(斜探頭PE平行掃查)深度掃查距離B掃圖像當(dāng)超聲斜角入射時(shí)，分為平行掃查（B掃）和非平行掃查（D掃）圖像中的每個(gè)點(diǎn)：當(dāng)超聲斜角入射時(shí)的平行掃查（B掃）時(shí)，聲程距離能夠在深度和掃查兩個(gè)方向投影，掃查方向的投影能疊加在探頭掃查位置上。TOFD非平行掃查（D掃）TOFD成像雙探頭一發(fā)一收，深度距離非線性的B掃描圖像TOFD平行掃查（B掃）C型顯示X掃查方向Y掃查方向C掃圖象探頭在工件表面兩個(gè)方向移動(dòng)覆蓋二維檢測(cè)區(qū)域，并顯示兩個(gè)正交掃查方向的二維空間的幅度或其他測(cè)量信息圖像中的每個(gè)點(diǎn)：兩個(gè)坐標(biāo)位置分別表示探頭在兩個(gè)掃查方向的位移值，通常用編碼器等機(jī)械掃查位置傳感器測(cè)量。亮度或色度表示一個(gè)超聲測(cè)量量

信號(hào)幅度：穿透波幅度、反射波幅度信號(hào)延時(shí)：?jiǎn)尾ㄑ訒r(shí)、多波相對(duì)延時(shí)以上多個(gè)信息的測(cè)量值：厚度、聲速、衰減C掃描P（Project）掃描（投影成像）以焊縫為參照系的定義頂視圖（Top）：從焊縫/探頭正上方俯視，XY平面的投影圖像側(cè)視圖（Side）：從焊縫側(cè)面/探頭端面觀察，XZ平面的投影圖像