淺說超聲相控陣探傷檢測的原理

超聲探傷檢測基本原理

超聲波是頻率大于 20kHz 的聲波，超聲場是超聲波傳播過程中通過的空間范圍。只有當(dāng)缺陷位于超聲場的有效空間內(nèi)時，發(fā)射的聲波遇到缺陷發(fā)生反射、折射或衍射，才可能被探測到，工業(yè)用的超聲頻率大多在 0.5MHz 到 15MHz 之間。超聲探傷時利用超聲換能器將電子系統(tǒng)的電信號轉(zhuǎn)換成對應(yīng)聲壓的超聲波發(fā)射，也將接收到的超聲回波轉(zhuǎn)換成電信號進(jìn)行處理并顯示，我們通過分析屏幕可以得到工件是否存在缺陷。

超聲相控陣探傷檢測基本原理

超聲相控陣技術(shù)來源于相控陣?yán)走_(dá)的相控陣技術(shù)。該技術(shù)依據(jù)的是惠更斯（Huyghens）原理：波動場的任何一個波陣面等同于一個次級波源，次級波場可以通過 該波陣面各點產(chǎn)生的球面子波干涉疊加得到。常規(guī)的超聲波檢測通常采用一個壓電晶片來產(chǎn)生超聲波 , 只能產(chǎn)生一個固定的波束，其波形是預(yù)先設(shè)計的且不能更改 。相控陣探頭由多個小的壓電晶片按照一定序列組成，使用時相控陣儀器按照預(yù)定的規(guī)則和時序?qū)μ筋^中的一組或者全部晶片分別進(jìn)行激活，即在不同的時間內(nèi)相繼激發(fā)探頭中的多個晶片，每個激活晶片發(fā)射的超聲波束相互干涉形成新的波束。

鋼管超聲相控陣探傷設(shè)備應(yīng)用

在發(fā)射過程中，系統(tǒng)通過控制相控陣控制單元，控制激勵脈沖到達(dá)各個探頭陣元的時間差。按照特定的時間差控制發(fā)射，可以實現(xiàn)波束的偏轉(zhuǎn)、聚焦。相控陣超聲檢測接收過程。當(dāng)介質(zhì)中存在缺陷或是遇到邊界時，聲阻抗會不連續(xù)，發(fā)射出的超聲 波就會在聲阻抗突變處發(fā)生反射。反射回的聲波呈球面擴散，處于不同位置的陣元會先 后接收到反射回的聲波。數(shù)字相控陣系統(tǒng)根據(jù)特定的聚焦方法，去除對陣元處獲得的信 號的相位差，再將所有回波信號疊加，獲得缺陷處的實際回波，用于數(shù)字系統(tǒng)成像。接 收過程是發(fā)射過程的逆過程，根據(jù)不同的發(fā)射、接收法則以及幅度調(diào)整的配合，可以實 現(xiàn)聚焦、動態(tài)深度聚焦、動態(tài)孔徑、動態(tài)變跡等效果。

超聲相控陣探傷設(shè)備的應(yīng)用

超聲自動探傷設(shè)備我國已經(jīng)研發(fā)多年，經(jīng)過許多企業(yè)使用和改進(jìn)已經(jīng)進(jìn)入成熟階段，但超聲相控陣探傷設(shè)備的研發(fā)，我們還是初期階段，我國鋼管、鋼板企業(yè)還是在使用進(jìn)口設(shè)備。