超声波相位阵列测试简介

在超声成像的医学应用中，通常使用高频声波来生成内部器官的深入横断面图像。被称为相控阵的特殊多元件传感器及其相关的软件和硬件被用来制作医学超声。然而，超声相控阵技术的使用并不仅仅局限于医学诊断。

最近，相控阵系统已在工业环境中广泛采用，提供新的可视化深度和标准超声波测试中的信息，包括厚度分析，焊接检查，在职裂缝检测和粘合测试。在本文中，详细讨论了工业超声波无损检测中相控阵系统的工作和应用。

相控阵系统

传统的无损检测用超声换能器一般包括单个有源元件或两个成对元件。另一方面，相控阵探头包括一个由16到256个微小独立元件组成的传感器组件。每个元素都可以单独脉冲。

此外，基于高级计算机的仪器集成到相控阵系统中，可以驱动多元素探头，接收和数字化返回回波，并以各种标准格式映射回波数据。相控阵系统可以专注于多个深度，这提高了检查设置中的能力以及灵活性。

图1。多元化的建设

图2。典型的相控阵探头组件

相控阵系统的原理

基本上，分阶段阵列系统使用波力分阶段的波动，改变一系列输出超声波脉冲之间的时间，即阵列中的每个元素产生的单独波线相互合并，以添加或取消能量有效引导和轮廓的预期方法。

为了实现这一现象，每个探针元件的脉冲时间略有不同。焦点定律计算器建立了每组元素点火的延迟时间，以产生所需的光束形状，这与楔形和探针特性以及测试材料的声学特性和几何形状有关。

仪器的操作软件选择了程控的脉冲序列，在测试材料中引入了几种波阵面。然后波阵面合并成一个单一的主波阵面，通过测试材料并反射后壁、不连续面、裂缝和其他材料边界。

图3。使用可变延迟通过平探针产生的成角度梁的示例

图4。聚焦线性扫描光束的例子

图片展示

在标准测厚和探伤测量应用中，超声波测试数据将建立在从经过处理的射频波形中获得的振幅和时间信息之上。这些波形和从中获得的数据将以一种或多种格式表示，如a扫描、b扫描、C扫描或s扫描。下面介绍了相控阵系统和传统探伤器的图像表示的一些实例。

a显示

a扫描是一种显示超声信号振幅和时间的射频波形。此外，a -扫描波形表示从单个声束位置在试件上的反射。在下面的图中，一个固定位置的45度的楔子识别出在测试块一侧钻的两个孔，当它们落在其梁内时;然而，如果换能器不向前移动，就无法检测到第三个孔。相控阵系统显示类似的A扫描波形供参考，但在大多数情况下，波形将由b扫描、c扫描或s扫描补充，如下图所示。在这些成像格式的帮助下，操作人员可以查看测试件中的缺陷类型和位置。

图5。广义梁轮廓

图6。直束a扫描图像

图7。角波束a扫描图像

快显示

在B扫描成像中，沿着测试件的优选轴检查声光，同时存储相关信息。在下面给出的图中，B扫描显示一个浅较浅的反射器和两个深反射器，对应于在测试块侧钻孔的孔的位置。当使用传统的探针检测器时，换能器必须在试验片上横向移动。另一方面，相控阵系统采用沿线性阵列探头的电子扫描，以产生横截面轮廓而不使换能器移位。

图8。广义梁轮廓

图9。典型的b扫描图像显示相对孔深

图10。电子线性扫描(b扫描)图像显示相对孔的位置和深度在一个线性阵列的长度

C-Scan显示

C扫描是数据的2D呈现，该数据被显示为试样的顶视图，其在其图形观点上与X射线图像相同，其中所设定的信号幅度在每个点处由颜色表示test piece, which is plotted to its x-y position. On the other hand, the single-element transducer has to be shifted in an x-y raster scan pattern across the test piece when standard instruments are employed. But with phased array systems, the probe is shifted manually along one axis while the beam checks along the other axis in an electronic fashion. Generally, encoders are utilized to maintain accurate geometrical correspondence of the scan image. In addition, the phased array image was produced within a short time span, while the traditional immersion scan took more than a few minutes.

图11。广义光束轮廓和运动方向

图12。相控阵c扫描图像显示孔的位置

图13。左为单个角组件的a -扫描，右为复合扇形扫描。标记49度的光标识别显示的a扫描的角度位置。

S-Scan显示

s扫描表示根据折射角度和时间延迟映射一系列a扫描得到的二维截面视图。这是工业相控阵图像和医学超声的通用格式。

结论

相控阵系统的应用

超声波相控阵系统几乎可以使用，包括裂纹检测和焊接检查。这些测试在诸如石油化工，发电，金属坯料和管状供应商，结构金属，航空航天和管道建造和维护的各个部门进行。

该信息已来源，审查和改编的材料，由奥林巴斯科学解决方案美洲-无损检测。欧洲杯足球竞彩

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