北京凸阵相控阵探头

时间:2022年04月14日 来源:

相控阵探头的类型:根据探头的功能可将探头划分为接触式、延迟线式、角度声束、或水浸式等类型。在具体应用中,被测材料的特性,如:表面粗糙度、温度、可达性、材料内缺陷的位置、检测速度等,都会影响用户对探头类型的选择。尺寸:尺寸是指开启探头晶片的直径,或者晶片的长度和宽度。晶片通常被置于比它稍大一点的外壳中。频率:频率是指一秒钟内声波完成振动周期的次数,通常用千赫(kHz)或兆赫(MHz)表示。大多数工业超声检测在500kHz到20MHz频率范围内进行,因此大多数探头的频率处于这个范围内。不过,用户也可以买到频率范围在50kHz以下及200MHz以上的商业探头。频率越低,穿透力越强;频率越高,那么分辨力和聚焦力度越高。随着相控阵探头晶片数量的增多,检测所覆盖的区域也会扩大。北京凸阵相控阵探头

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相控阵探头的应用:超声相控阵是超声探头晶片的组合,由多个压电晶片按一定的规律分布排列,然后逐次按预先规定的延迟时间激发各个晶片,所有晶片发射的超声波形成一个整体波阵面,能有效地控制发射超声束(波阵面)的形状和方向,能实现超声波的波束扫描、偏转和聚焦。它为确定不连续性的形状、大小和方向提供出比单个或多个探头系统更大的能力。超声相控阵检测技术使用不同形状的多阵元换能器产生和接收超声波束,通过控制换能器阵列中各阵元发射(或接收)脉冲的不同延迟时间,改变声波到达(或来自)物体内某点时的相位关系,实现焦点和声束方向的变化,从而实现超声波的波束扫描、偏转和聚焦。然后采用机械扫描和电子扫描相结合的方法来实现图像成像。北京凸阵相控阵探头无损检测用超声相控阵探头阵列主要有线形、面状和环形。

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相控阵探头的应用技术:声衰减和声散射的数学理论较为复杂。声束经过特定声程时出现衰减而引起的波幅损失是材料吸收和声波散射共同作用的结果。吸收程度会随着频率的增加而呈线性增加,而散射情况则根据波长对晶粒边界大小的比率,或对其它散射体的比率,在通过3个区域时会发生变化。凹面阵相控阵探头:凹面阵多用于管道的外检测,因其能很好地匹配相同曲率管子的外径,并且其阵列的排列方式有物理聚焦的特点,声束比平面阵列更加容易汇聚。凸面阵能很好地匹配相同曲率管子的内径,但在阵列凸面排列的状态下,声场旁瓣十分明显,特别是小径管中的聚焦声场更容易向空间扩散;凸面阵多用于医学B超超声诊断领域。

相控阵探头的应用技术:波前形成:如果把单晶探头看做一个向被测介质推动的活塞声源、单片磁盘、或平板,则其产生的声波从数学角度上看可以被定型为从大量点源发出的声波的总和。声束扩散:原则上讲,由探头产生的声波会沿直线传播,直到遇到材料介质的边缘。但是如果声波的声程长度比其近场距离长,则声束的直径还会增加,会像聚光灯的光束一样发生扩散。衰减:随着声波在介质中的传播,由于声能在通过材料的微结构时不能得到完全传播,由超声探头生成的有组织的波前便会衰弱下来。有组织的机械振动(声能)会转化为无序的机械振动(热能),直到不能再探测到波前为止。这个过程被称为声衰减。相控阵探头可用于复合材料粘接率的检测、钢板快速检测等。

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相控阵探头有着各种尺寸、形状、频率及晶片数量,所有这些探头的共同特点是都装有一个被分割成若干段的压电晶片。用于工业NDT的现代相控阵探头一般由压电复合材料构建,具体地说就是许多细小、极薄的压电陶瓷棒被嵌在聚合物矩阵中。虽然制造这种探头会复杂一些,但是与在其它方面设计相似的压电陶瓷探头相比,这种复合材料探头在一般情况下可提供的灵敏度会高出10dB到30dB。分成小段的金属镀层用于将条状的复合材料分割成若干可单独接收电子脉冲激励的晶片个体。这个被分割成小段的晶片被装入探头组合件中。探头组合件包含一个保护性匹配层、一个背衬层、线缆连接器以及一个外壳。相控阵探头的声波吸收程度会随着频率的增加而呈线性增加。北京凸阵相控阵探头

相控阵探头的声波散射情况会根据波长对晶粒边界大小的比率发生变化。北京凸阵相控阵探头

相控阵探头的发展:超声相控阵技术初期主要应用于医疗领域,医学超声成像中用相控阵换能器快速移动声束对被检部位成像;大功率超声利用其可控聚焦特性局部升温热疗治病,使目标组织升温并减少非目标组织的功率吸收。较初,系统的复杂性、固体中波动传播的复杂性及成本费用高等原因使其在工业无损检测中的应用受限。然而随着电子技术和计算机技术的快速发展,超声相控阵技术逐渐应用于工业无损检测,特别是在核工业及航空工业等领域。如核电站主泵隔热板的检测;核废料罐电子束环焊缝的全自动检测及薄铝板摩擦焊缝热疲劳裂纹的检测。由于数字电子和DSP技术的发展,使得精确延时越来越方便,因此近几年,超声相控阵技术发展的尤为迅速。北京凸阵相控阵探头

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