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相控陣超聲波檢測試塊的標(biāo)準(zhǔn)及分類

發(fā)布時(shí)間:2022/11/14 11:19:44

相控陣超聲波檢測隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷革新,已經(jīng)開始應(yīng)用于工業(yè)無損檢測領(lǐng)域。近年來,得益于數(shù)字電子和數(shù)字信號(hào)處理(DSP)技術(shù)的推陳出新,相控陣超聲波技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展尤為迅速。正如常規(guī)超聲檢測需要各種試塊一樣,相控陣超聲檢測也需要各種類型的試塊,其主要包括校準(zhǔn)試塊、參考試塊和模擬試塊等。


相控陣超聲波檢測基本原理

相控陣超聲波檢測技術(shù)使用不同形狀的多陣元換能器產(chǎn)生和接收超聲波束,通過控制換能器陣列中各陣元發(fā)射(或接收)脈沖的延遲時(shí)間,改變聲波到達(dá)(或來自)物體內(nèi)某點(diǎn)的相位關(guān)系,來實(shí)現(xiàn)焦點(diǎn)和聲束方向的變化,從而實(shí)現(xiàn)超聲波的波束掃描、偏轉(zhuǎn)和聚焦;然后,采用機(jī)械掃描和電子掃描相結(jié)合的方法來實(shí)現(xiàn)圖像成像,目前使用最多的是一維線形陣列探頭,其壓電晶片沿直線排列,聚焦聲場為片狀,能夠得到缺欠的二維圖像,在工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。


相控陣超聲波檢測分類主要有:線性掃查、扇形掃查、深度聚焦等。

①線性掃查:在不同的時(shí)間激發(fā)不同的晶片組。對不同的晶片組而言,聚焦法則相同,高頻電脈沖多路傳輸從而形成電子掃查。

②扇形掃查:通過探頭的波束偏轉(zhuǎn)來控制。使用相同的晶片組,組內(nèi)不同晶片激發(fā)的時(shí)間不同,從而產(chǎn)生不同角度的波束偏轉(zhuǎn)。

③波束聚焦:需要采用對稱的聚焦法則,聚焦只能在近場,如果焦距選擇大于近場長度,將無聚焦效果。


相控陣超聲波試塊分類

為了保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性、再現(xiàn)性和重復(fù)性,與一般的測量過程一樣,需要用一個(gè)具有已知固定特性的試樣或試塊對檢測系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)。試塊和設(shè)備、探頭一樣,是超聲檢測系統(tǒng)中的重要組成部分,其按一定用途設(shè)計(jì)并包含了具有簡單幾何形狀的人工反射體。


相控陣超聲波檢測試塊.jpg


超聲檢測用試塊通常分為標(biāo)準(zhǔn)試塊(校準(zhǔn)試塊),對比試塊(參考試塊)和模擬試塊(演示試塊)。標(biāo)準(zhǔn)試塊是指具有規(guī)定的化學(xué)成分、表面粗糙度、熱處理及幾何形狀的材料塊。其主要用于檢測系統(tǒng)性能的校準(zhǔn)和評定。


參考試塊是指與被檢工件聲學(xué)性能相同或相似,含有意義明確參考反射體的試塊。其主要用于檢測系統(tǒng)的幅度和(或)時(shí)間分度的調(diào)節(jié),以將檢出的不連續(xù)信號(hào)與已知反射體所產(chǎn)生的信號(hào)相比較。模擬試塊是指材料、熱處理工藝以及加工工藝與被檢工件基本相同,含有加工工藝產(chǎn)生的特定缺欠的試塊。其主要用于評價(jià)檢測工藝的有效性和檢測結(jié)果的可靠性。


試塊基本要求

標(biāo)準(zhǔn)試塊由權(quán)威機(jī)構(gòu)制定,包括國際組織和國家相關(guān)機(jī)構(gòu)。標(biāo)準(zhǔn)試塊具有規(guī)定的材料、形式、表面狀態(tài)、幾何形狀與尺寸,具體要求由權(quán)威機(jī)構(gòu)統(tǒng)一規(guī)定或相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)界定。試塊的平行度、垂直度、光潔度和尺寸精度都要符合一定的要求。標(biāo)準(zhǔn)試塊主要用于校準(zhǔn)超聲波檢測設(shè)備,評定設(shè)備、探頭及其組合性能,也可用于調(diào)節(jié)儀器的參數(shù),如檢測靈敏度和檢測范圍。

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