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什么是相控阵探伤?

更新时间:2022-05-06      点击次数:4637

什么是相控阵?

一个阵列探头就是在一个单一外壳中包含多个单个晶片的探头,相控的意思是这些晶片按序列完成脉冲触发的方式。一般来说,一个相控阵系统基于一个专用的超声探头,这个探头包含很多单个晶片(一般从16个到256个不等),这些晶片可根据编排的序列被分别触发。这些探头可以接触方式,或在水浸检测中,与各种类型的楔块一起使用。它们的形状可以是正方形、长方形或圆形,最常见的检测频率范围为110 MHz

 

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它们有什么用途?

相控阵系统进行脉冲触发,并从一个阵列的多个晶片接收信号。对这些晶片进行脉冲触发的方式是要使多条声束汇合到一起,并形成一个以所希望的方向传播的单个波前。同理,接收器的功能是将来自多个晶片的输入汇集成一个单个的表现形式。

因为相控技术可以实现电子声束的形成和偏转,因此单个探头组装件可生成大量不同的超声波束剖面,而且这种声束偏转可被动态编程配置以进行电子扫查:

相控阵系统具有如下性能:

1.使用App控制声束角度、焦距和声束点的大小。这些参数可在每个检测点进行动态扫查,以为每种工件几何形状优化入射角和信噪比。

2.可使用一个单个多晶片的小探头和楔块进行多角度检测,既可使用单一固定角度进行扫查,也可使用多个角度进行扫查。

3.得益于这些性能,在检测复杂几何形状的工件,或在进行因工件的几何形状而限制接触范围的检测时,相控阵系统具有更大的灵活性。

4.通过多个晶片而实现的多路传输技术,可使探头从一个位置上,无需移动,即可完成高速扫查。探头可在一个位置上使用不同的检测角度进行一次以上的扫查。

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与常规超声相比,相控阵检测的优势是什么?

超声相控阵系统可被用于几乎任何在传统意义上可以使用常规超声探伤仪的检测应用中。焊缝检测和裂纹探测为两项非常重要的应用,因为在包括航空航天、电力生产、石油化工、金属坯材和管状商品供应、输运管线建造与维护、结构金属、以及一般制造业在内的各种工业领域中都会用到这两项检测。相控阵技术还可有效地用于腐蚀测量应用,以纵剖面图形式表现材料的剩余壁厚。

 

相控阵技术优于常规超声技术之处在于它可以使用单个探头组合件中的多个晶片使声束完成偏转、聚焦和扫查等操作。利用通常被称为扇形扫查的声束偏转,可以适当的角度生成被测工件的映射图像。这样就大大简化了检测几何形状较为复杂的工件的过程。此外,在检测空间有限,不能方便进行机械扫查的情况下,探头的狭小底面及其无需被移动即可以不同角度发射声束的能力更有助于检测这类形状复杂的工件。扇形扫查一般还用于焊缝检测。使用单个探头以多个角度检测焊缝的能力大大提高了探测焊缝异常状态的几率。电子聚焦可在会出现缺陷的位置处优化声束的形状和大小,从而可进一步提高检出率。在多个深度位置聚焦的能力,还可提高体积检测中定量关键性缺陷的能力。这种聚焦特点可以显著改进挑战性应用中的信噪比,而且由多组晶片完成的电子扫查还可以非常迅速地生成C扫描图像。

 

相控阵系统的潜在弱势是相对较高的成本,以及对操作人员进行培训的要求。然而,由于相控阵技术具有较大的灵活性以及在具体检测中可以节省很多时间,因此成本较高这个缺点常常会得到补偿。

 

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