超声相控阵检测实用教案

1、1第一章第一章 超声相控阵的发展超声相控阵的发展(fzhn)(fzhn)历史历史 超声相控阵检测技术已有20多年的发展历史。 初期主要应用于医疗领域。 自20 世纪90 年代起，超 声相控阵检测成像技术开 始在欧美等国家逐步应用 于工业无损检测。 目前，国内对超声相控阵成像技术的研究主要集中在医疗超声相控阵领域，对工业无损检测领域的超声相控阵技术的研究尚处于探索(tn su)阶段。第1页/共24页第一页，共25页。2第二章第二章 超声相控阵技术超声相控阵技术(jsh)(jsh)的基的基本原理本原理 2.1 超声相控阵换能器的原理 超声相控阵换能器的设计基于惠更斯原理。 换能器由多个相互独立的压

2、电晶片组成阵列，每个晶片称为一个单元，按一定的规则和时序用电子系统控制激发各个单元，使阵列中各单元发射的超声波叠加形成一个新的波阵面。 同样，在反射波的接收过程中，按一定规则和时序控制接收单元的接收并进行信号合成，再将合成结果以适当(shdng)形式显示。第2页/共24页第二页，共25页。3What is a phased array system? 第3页/共24页第三页，共25页。42.3 超声相控阵检测技术的特点(tdin)（1）生成可控的声束角度和聚焦深度 （2）可对试件进行高速、全方位和多角度检测 （3）不移动探头或尽量少移动探头 （4）通常不需要复杂的扫查装置，不需更换探头 （5）

3、优化控制焦柱长度、焦点尺寸和声束方向，在分辨力、信噪比、缺陷检出率等方面具有一定的优越性。 第二章第二章 超声相控阵技术超声相控阵技术(jsh)(jsh)的基本原理的基本原理第4页/共24页第四页，共25页。5第三章第三章 超声相控阵系统的硬件超声相控阵系统的硬件(yn jin)(yn jin)组成组成 3.1 超声相控阵系统(xtng)组成第5页/共24页第五页，共25页。6第二章第二章 超声相控阵技术超声相控阵技术(jsh)(jsh)的基本原理的基本原理 2.2 相位控制(kngzh)与声束聚焦 相控的目的就是(jish)要控制1和2,使得=0。 第6页/共24页第六页，共25页。7第三章

4、第三章 超声相控阵系统的硬件超声相控阵系统的硬件(yn jin)(yn jin)组成组成 3.2 阵列探头(tn tu)的种类 3.2.1按压电元件阵列特征第7页/共24页第七页，共25页。8第三章第三章 超声相控阵系统超声相控阵系统(xtng)(xtng)的硬件组成的硬件组成 3.2 阵列探头(tn tu)的种类 3.2.2 按阵元排列方式第8页/共24页第八页，共25页。9第三章第三章 超声相控阵系统的硬件超声相控阵系统的硬件(yn jin)(yn jin)组成组成 3.2 阵列探头的种类 3.2.3 按使用方法和目的(md) 分为线阵列探 头、相控阵探 头和凸形阵列 探头三种。 3.2.

5、3.1 线阵列探头第9页/共24页第九页，共25页。10第三章第三章 超声相控阵系统的硬件超声相控阵系统的硬件(yn jin)(yn jin)组成组成 3.2.3.2相控阵探头(tn tu)第10页/共24页第十页，共25页。11第三章第三章 超声相控阵系统超声相控阵系统(xtng)(xtng)的硬件组成的硬件组成 3.2.3.3凸形阵列(zhn li)探头第11页/共24页第十一页，共25页。12超声相控阵系统超声相控阵系统(xtng)(xtng)工作原理工作原理Example of angled beam generated by flat probe by means of variab

6、le delayExample of focused linear scan beam第12页/共24页第十二页，共25页。13超声相控阵系统的超声相控阵系统的B B扫描扫描(somio)(somio)显示显示Electronic linear scan (B-scan) image showing relative hole position and depth across the length of a linear array第13页/共24页第十三页，共25页。14The sound beam sweeps through a series of angles to generate

7、 an approximately cone-shaped cross-sectional image. It should be noted that in this example, by sweeping the beam the phased array probe is able to map all three holes from a single transducer position. 第14页/共24页第十四页，共25页。15第三章第三章 超声相控阵系统的硬件超声相控阵系统的硬件(yn jin)(yn jin)组成组成 3.3 阵列探头的结构( jigu)和特性 3.3.1

8、 基本结构( jigu) 第15页/共24页第十五页，共25页。16Conventional C-scan image showing hole position第16页/共24页第十六页，共25页。17第四章第四章 超声相控阵的应用超声相控阵的应用(yngyng)(yngyng) 4.1 超声相控阵检测技术在核工业的应用 在核动力装置(zhungzh)及设备中，厚壁工件、粗晶材料和复杂形状工件多，设备和管道中某些焊缝可达性及可检性差而申请免检多。 此时，应用相控阵技术可提高检测效率，减少辐照时间，扩大超声检测 应用范围，取得显著 的经济效益和社会效 益。 第17页/共24页第十七页，共25页

9、。18第四章第四章 超声相控阵的应用超声相控阵的应用(yngyng)(yngyng)4.2超声相控阵检测技术在焊缝斜探伤中的应用(1)用相控阵探头对焊缝作横波斜探伤时，无需象普通单探头那样在焊缝两侧频繁地来回前后移动；而焊缝长度方向的全体积扫查，可借助于装有阵列探头的机械 扫查器沿着精 确定(qudng)位的轨道 滑动完成，故 可实现高速探 伤。第18页/共24页第十八页，共25页。19第四章第四章 超声相控阵的应用超声相控阵的应用(yngyng)(yngyng)4.2 超声相控阵检测技术在焊缝斜探伤中的应用(2)采用充水耦合的焊缝相控阵斜探法；声束扫查方式有两种：一种是扇形扫查，用于检测焊缝

10、；另一种是垂直扫查，用于监视(jinsh)探头表面耦合状态 第19页/共24页第十九页，共25页。20第四章第四章 超声相控阵的应用超声相控阵的应用(yngyng)(yngyng)4.2 超声相控阵检测技术(jsh)在焊缝斜探伤中的应用(3) 焊缝UT B型、 C型和D型显示 第20页/共24页第二十页，共25页。21第四章第四章 超声相控阵的应用超声相控阵的应用(yngyng)(yngyng) 4.3 超声相控阵检测技术(jsh)在海洋平台结构环焊缝检测中的应用（1） 对海洋平台结构特殊构件环焊缝检测，规范允许使用10%20%射线检测和100%的超声检测。 但由于射线探伤效率太低，而且还必须

11、具备现场射线防护措施，所以在工程中应用不是很方便； 虽然海洋平台结构的超声检测不需防护措施，但手工超声探伤存在重复性和可靠性方面的问题。第21页/共24页第二十一页，共25页。22第四章第四章 超声相控阵的应用超声相控阵的应用(yngyng)(yngyng) 4.3 超声相控阵检测技术在海洋平台结构环焊缝检测中的应用（2） 超声相控阵检测成像技术正好克服了以上两种方法的弊端，通过采用超声相控阵探头控制电子扫描，使其在管子周向做机械扫查，实现了高速探伤。 而且该法对缺陷的检测能力与传统 超声检测方法相同(xin tn)，但检测结果的 重复性、检测速度、对焊缝几何尺 寸的适应性等方面，都优于传统超 声检测技术。第22页/共24页第二十二页，共25页。23第23页/共24页第二十三页，共25页。24谢谢您的观看(gunkn)！第24页/共24页第二十四页，共25页。NoImage内容(nirng)总结1。第一章 超声相控阵的发展历史。自20 世纪90 年代起，超。（5）优化控制