深入了解相控阵超声技术在医学与工业无损检测中的应用与区别,辽源seo工具方案
#网络推广 发布时间： 2024-12-21
许多人都熟悉超声成像的医学应用，它利用高频声波产生人体内部器官的高清横截面图像。医学超声波图通常由称为相控阵的专用多元件探头以及与其一起使用的硬件和软件生成。然而，超声相控阵技术的应用并不局限于医学诊断。相控阵系统还用于工业环境中，以在常见的无损超声波检测中实现新水平的信息和可视化，包括焊接检测、粘合测试、厚度分析和在役裂纹检测。继续阅读以了解相控阵无损检测和传统超声波检测之间的差异。1.什么是相控阵超声？
无损检测中使用的常规超声波探头从芯片数量上看通常有两种：一种是仅包含一个芯片，既用于产生高频声波，又用于接收高频声波；另一种是仅包含一个芯片，既用于产生高频声波，又用于接收高频声波。另一个包含一对芯片，一个芯片一个用于发射声波，另一个用于接收声波。相控阵探头通常是一个传感器组件，包含 16 至 256 个小型独立元件，每个元件都可以单独触发。它们可以排列成条状（线性阵列）、环形（环形阵列）、圆形矩阵（圆形阵列）或更复杂的形状。
与传统探头一样，相控阵探头可以安装楔子，形成有角度的声束组件，用于直接接触检测；水还可用作水浸检测的偶联剂。探头频率通常在 2 MHz 至 10 MHz 范围内。相控阵系统还将包括一个复杂的基于计算机的仪器，该仪器驱动多元件探头，接收返回的回波并将其数字化，然后以各种标准格式绘制回波信息。与传统的超声波探伤仪不同，相控阵系统可以通过一系列折射角度或沿着线性路径发射声束，或者将其动态聚焦在许多不同的深度。因此，相控阵系统可以提高检测装置的灵活性和功能。
典型相控阵探头组件
典型的多芯片结构
2、相控阵系统的工作原理是什么？
从最基本的意义上来说，相控阵系统利用了波动物理学的定相原理。它改变一系列输出超声波脉冲之间的时间，以便阵列中每个元件产生的各个波前结合起来，以可预测的方式添加或消除能量，从而控制和塑造声束。
为了实现这一目标，探针元件需要以非常小的时间差进行脉冲触发。通常，晶圆被脉冲分成组，每组包含 4 至 32 个晶圆。通过加长孔径，可以减少不良声束扩散，实现更清晰的聚焦，从而有效提高灵敏度。称为“聚焦定律计算器”的软件根据探头和楔块的特性以及被测材料的几何形状和声学特性，确定向每组元件发射脉冲的具体延迟时间，以产生所需的光束形状。已测试。然后，仪器操作软件选择的编程脉冲发射序列会在被测材料中发射一系列单独的波前。这些会聚的波前在某些位置增强而在其他位置减弱，形成单一的主波前。该主波前在被测材料内传播，与任何传统超声波一样，当遇到裂缝、不连续性、底面和其他材料边界时，会产生回声。声束可以以不同角度、不同焦距和不同焦点尺寸动态偏转。目的是使单个探头组件能够通过一系列不同的视角完成对整个被测材料的检查。声束的电子偏转速度非常快：可以在瞬间完成多个角度或焦深的扫描。
回波由不同的晶片或晶片组接收，在必要时进行时移以补偿这些变化的楔形延迟，然后求和。与传统的单元件传感器不同，传统的单元件传感器实际上混合了接触被测量区域的所有声束的影响，相控阵传感器可以根据返回波到达每个元件的时间及其幅度在空间上映射它们。之前排序。当仪器软件处理声束时，它将每个返回的聚焦定律解释为从线性声路径上的点和/或从特定焦点深度以特定角度反射的声音。捆。然后可以以几种不同的格式显示回波信息。
具有可变延迟的平面探头生成的角光束示例
聚焦线性扫描光束示例
3.图像是什么样子的？
在大多数典型的缺陷检测和厚度测量应用中，超声波测试数据将基于从处理的射频波形获得的时间和幅度信息。这些波形以及从中提取的信息通常以四种格式中的一种或多种呈现：A 扫描、B 扫描、C 扫描或 S 扫描。本节展示传统超声波探伤仪和相控阵系统的图像演示示例。
4.扫描显示
A 扫描是一种简单的射频波形显示，可显示超声波信号的时间和幅度，通常由传统超声波探伤仪和波形显示测厚仪提供。 A 扫描波形表示被测样品中声束位置的反射。下面的超声波探伤仪 A 扫描显示了来自钢参考块中两个横向通孔的回波。来自普通单元件接触式探头的圆柱形声束拦截三个孔中的两个，并在不同时间产生与孔深度成比例的两种不同反射。
一般声束形状
线性光束 A 扫描图像
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