超声相控阵技术简介.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,相控阵超声技术应用介绍（一）简介,相控阵超声,相位控制的探头阵列,控制检测声束的特性,位置,偏角,聚焦,技术特征,单晶探头检测声场特性,整体辐射,单一指向性,单一声束特性,相控阵探头检测声场特性,可控部分辐射,可控偏角指向,可控聚焦,矩阵,lo-theta,阵列,二维阵列,阵元数大。,阵元小。,二维控制。,准二维阵列,周向环阵,矩阵,阵元数不大。,阵元不小。,二维控制。,相位延时,相位延时,比载波周期更短或更精确的延时,脉冲延时,脉冲包络尺度的延时,声束特征,起点位置,辐射方向,有效宽度（宽度轮廓）,声束角度控制,沿阵列的排列方向各晶片的位置线性控制其发射和接收的相位延时，使各晶片波前叠加后如同平面探头转动了一个方向后产生的波前，实现声束的角度控制,合成声束（Synthetic Beam）,多个阵元发射、接收,控制相位延时,各个子声波干涉叠加,同频率,固定相位,合成声束,发射整体波阵面合成,接收信号延时合成,延时法则（聚焦法则）-定义,延时法则（,delay law,）是指形成某个合成声束时，阵列所有晶片的发射的开关、幅度、相位延时和接收的开关、加权、相位延时等控制因素的集合。,延时法则针对某个特征的声束或某个聚焦点运用,声波传输原理计算获得,相控阵延时法则原理,根据费马原理（,Fermats principle,）即空间两点间波动的传播遵循时程最短原则。,在声速一致的均匀介质内将沿直线传输,在声速不一致的界面上将符合折射定理,线性叠加原理,干涉,聚焦延时,角度偏转延时,带楔块角度偏转延时,相控阵仪器参数,多路切换,-,最大阵元数,多路收发,-,最大孔径阵元数,发射分配,-,延时精度,接收分配,-,延时精度,合成成像,-,重复频率和成像帧率,扫描和成像,按一定规律变化声束的位移或,/,和角度，使声束扫描覆盖较大的区域,线扫,扇扫,复合扫描,二维阵列扫描,电子机械复合二维扫描,扇扫（,S-Scan,）,相控阵扇扫一般指固定声束位置，连续偏转合成声束的角度，记录每个声束的,A,扫波形数据，以声束扫描角度和回波传输延时确定像素的位置，回波幅度确定像素的亮度或彩色，显示所有回波记录的过程。形成的图像外形像一个扇面叫扇扫图像。,特点：,扇扫的各个声束具有相同的合成孔径，聚焦深度具有一定规律，可以用等声程聚焦，等深度聚焦或等距离聚焦。,扫描范围随深度增加而扩大，探头体积小，耦合面小，检测灵活,复合扫描,多个入射角度的线扫图像叠加,扇扫图像连续平移扫描，各个图像数据叠加,电子、机械复合二维,扫描,线扫,或,扇扫形成相控阵主动面的端面二维图像，当探头沿垂直于相控阵线阵的主动面扫查时，按编码器传感的扫查位置连续记录二维图像，形成对扫查区域的三维图像记录,。,超声信号的显示方式,A扫图形,B扫图像,C扫图像,D扫图像,P扫描图像,A（Amplitude）型显示（幅度-时间记录）,时间,幅度,A,扫,波形,用曲线显示传输延时（声程距离）一维空间上的信号幅度信息的二维图形。,曲线上的各点：,水平位置表示传输延时或声程、深度、距离等。其中,传输延时是直接测量量,。而声程、深度、距离是经声速、角度投影等比例系数传递的间接测量量。,垂直位置表示信号幅度。通常用占满屏高的百分数表示。代表某个,灵敏度（增益,/,衰减）下信号的大小,。,B型显示(斜探头PE平行扫查),深度,扫查距离,B,扫图像,当超声斜角入射时，分为,平行扫查（,B,扫）,和非平行扫查（,D,扫）,图像中的每个点：,当超声斜角入射时的平行扫查（,B,扫）时，声程距离能够在深度和扫查两个方向投影，扫查方向的投影能叠加在探头扫查位置上。,TOFD非平行扫查（D扫）,TOFD,成像,双探头一发一收，,深度距离非线性的,B,扫描图像,TOFD平行扫查（B扫）,C型显示,X扫查方向,Y扫查方向,C,扫图象,探头在工件表面两个方向移动覆盖二维检测区域，并显示两个正交扫查方向的 二维空间的 幅度或其他测量信息,图像中的每个点：,两个坐标位置分别表示探头在两个扫查方向的位移值，通常用编码器等机械扫查位置传感器测量。,亮度或色度表示一个超声测量量,信号幅度：穿透波幅度、反射波幅度,信号延时：单波延时、多波相对延时,以上多个信息的测量值：厚度、声速、衰减,C扫描,P（Project）扫描（投影成像）,以焊缝为参照系的定义,顶视图（,T,op,）：从,焊缝,/,探头正上方俯视，,XY,平面的投影图像,侧视图（,S,ide,）：从,焊缝,侧面,/,探头端面观察，,XZ,平面的投影图像,端视图（,E,nd,）：从,焊缝,端面（坡口截面）,/,探头侧面观察，,YZ,平面的 投影图像,P扫描,S（Side）侧视,T（Top）顶视,E（End）端视,扇扫（S扫）,电子栅格扫查（E扫）,