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浅说超声相控阵探伤检测的原理

发布时间:2021-7-2 14:11:28


超声探伤检测基本原理

超声波是频率大于 20kHz 的声波,超声场是超声波传播过程中通过的空间范围。只有当缺陷位于超声场的有效空间内时,发射的声波遇到缺陷发生反射、折射或衍射,才可能被探测到,工业用的超声频率大多在 0.5MHz 到 15MHz 之间。超声探伤时利用超声换能器将电子系统的电信号转换成对应声压的超声波发射,也将接收到的超声回波转换成电信号进行处理并显示,我们通过分析屏幕可以得到工件是否存在缺陷。


超声相控阵探伤检测基本原理

超声相控阵技术来源于相控阵雷达的相控阵技术。该技术依据的是惠更斯(Huyghens)原理:波动场的任何一个波阵面等同于一个次级波源,次级波场可以通过 该波阵面各点产生的球面子波干涉叠加得到。常规的超声波检测通常采用一个压电晶片来产生超声波 , 只能产生一个固定的波束,其波形是预先设计的且不能更改 。相控阵探头由多个小的压电晶片按照一定序列组成,使用时相控阵仪器按照预定的规则和时序对探头中的一组或者全部晶片分别进行激活,即在不同的时间内相继激发探头中的多个晶片,每个激活晶片发射的超声波束相互干涉形成新的波束。


相控阵钢管自动探伤设备

钢管超声相控阵探伤设备应用


在发射过程中,系统通过控制相控阵控制单元,控制激励脉冲到达各个探头阵元的时间差。按照特定的时间差控制发射,可以实现波束的偏转、聚焦。相控阵超声检测接收过程。当介质中存在缺陷或是遇到边界时,声阻抗会不连续,发射出的超声 波就会在声阻抗突变处发生反射。反射回的声波呈球面扩散,处于不同位置的阵元会先 后接收到反射回的声波。数字相控阵系统根据特定的聚焦方法,去除对阵元处获得的信 号的相位差,再将所有回波信号叠加,获得缺陷处的实际回波,用于数字系统成像。接 收过程是发射过程的逆过程,根据不同的发射、接收法则以及幅度调整的配合,可以实 现聚焦、动态深度聚焦、动态孔径、动态变迹等效果。


超声相控阵探伤设备的应用

超声自动探伤设备我国已经研发多年,经过许多企业使用和改进已经进入成熟阶段,但超声相控阵探伤设备的研发,我们还是初期阶段,我国钢管、钢板企业还是在使用进口设备。