相控阵技术的基础原理.pdf

相控阵技术的基础原理一种晶片的激发时间能够单独调节以控 制声束轴线和焦点等参数的换能器晶片 阵列C讨论提g相控阵能做什么？线形,扇形 动态深度聚焦 线形和扇形的结合Z-r芯：.：=，主|1r 一一 S 二 发篁7W1 2 3 4 5 6 7 8WP51维线形阵2维矩形阵因形阵-1维环形阵-2维扇形阵87X=-6.5,Y=-6.5-X=6.51 6Al”*相控阵探头设计参数探头参数；频率晶片数量(n)晶片阵列方向乳径(A)晶背加工方阎宽度(H)量个晶片宽度(前两个晶片中心之间的间鞭(p)相控阵探头设计参数一个长方形晶片被切割 成许多个小晶片，形成一 维阵列探头，每个小晶片 都能够单独激发。a.Linear Scanb.Sectorial Scanc.Depth FocusingFocal Law 1ElementsFocal Law 5Linear Array2elays(ns)Beam Spot NIBeam Spot 1AcousticField 1Acoustic Field 5口口口I,波束聚焦晶片数量：10 孔径 10 x 10mm晶片数量：16 孔径 16 x 10mm晶片数量：32 孔径32 x 10mm波束形成与晶片波束宽度的关系点A可以因为所有的波 束都在晶片波束宽度内点B的效果不好因为波束 超出了晶片的波束宽度波束的产生和聚焦Applied delay一十时生波 波时 延产的 纵延的片形 布片 W 同晶外-晶不发同 是个等 一 启不束，这客根”电子扫查激活晶片组探头不作任何机械移动，而 波束沿晶片阵列方向作电 子扫查。通过对激活晶片组进行多 路延时，使波束产生移动。扫查宽度局限于：阵列中晶片的数量 采集系统支持的通道数波束偏转对横波而言,延时参数是 倾斜的如图所示。Applied delayRill b W V M波束偏转和聚焦图中有阵列里的各 个晶片;加在每个 晶片上的延时;产 生的波束在早期、中期和焦点处的形居了聚焦和倾斜，i 我们采纳复合曲线 标口抛物线。Applied delay相控阵波束形成原理常规超声波束形成E常婕声探头波束角I幽瞒像螂I通诩维度楔堀艇时侬束角痛产生偏转常规超声波束形成K常规超声探头波束角度偏转（接收）依照惠更斯原理在楔块中产生超声波束在超声波接收过程中带角度楔块提供延时使同相位信 号在压电晶片上产生结构干涉。相控阵波束形成相控阵探头波束偏转（发射）依照惠更斯原理在楔块中产生超声波束发射过程中通过软件施加精确延时产生带角度波束1相控阵波束形成4-y相控阵波束形成（接收）接收过程中通过软件施加精确延时只有符合延时法则的信号保持同相位，并在合计后产生 有效楮号。相控阵波束形成 PulsingPulses ProbeAcquisition Unit Trig Phased Array Unit ReceivingSignal 丁4EchOj signalsAcquisition UnitPliased Array Unit相控阵信号处理概述 DefectReflected WavefrontIncident Wavefront不依靠任何机械运动 就将波束沿阵列的一 个轴线移动的能力。这种移动是靠晶片的 时间多路传输技术实 现的。波束的移动取决于探 头的几何外形估计出 现以下几种情况：线形扫查 扇形扫查横向扫查 以上扫查的组合5岸后ACTIVE GROUP16焊缝电子扫查相控阵焊曜串列扫查2士扇的带方位角的缜扇形扫查-不改变位置而改变入射角-检测缺陷时特别有用。扇形扫查能够不移动探头就检测整个待检工件 检测表面复杂或空间有限的情况下大有用武之地 一个相控阵探头结合了宽波束探头和多焦点探头的优势扇形扫查图例扇形扫查动画扇形扫查对1难以接近 的复杂型面十 分适合如，涡轮 叶的根部检测涡轮焊接转子检测相控阵检测:30.60度的横波做扇形扫查步进为1度沿圆周轴向做机械扫查相控阵探头:5 MHz,16 晶片,16 mm x 16 mm定在楔块上试块:EDM槽2 mm x 0.5 mmMHE叶片根部的扇形扫查扇形扫查和线形扫查结合将两种扫查结 合起来能够得 到独特的视图 使用 Tomo view 软件使设置更 简单|-口 口 口 口 口 口 口 I I 口 口 口 口 口 口 口 口 I 口口 口 口 口 口 口 口 I动态深度聚焦示意FOCUS DEPTH(PULSER)DYNAMIC FOCUSING(RECEIVER)c=velocity in materialca)E8oB-ds_p Esm焦可一冲薄十效在时聚 聚瓦用脉测时有束回新 度在个检件分波返重焦 不-二TomoView-R/D Tech-Tagnor2a.datDDF在扫查时 不断为接收信号 重新载入聚焦法 则。这一操作 靠硬件完成,因 此特别快。现 在用一个脉冲能 够从。聚焦到100 mm深度的地方。File Acq Setup Specimen Pane Layouts Tools Window Helpp|o|日I目I目|印|皿|皿I田I回回声|翅国薪 副副副副 画而匹 尸|#|阳|病|而|阳|6嬴历而标准的相控阵动态深度聚焦动态滓度聚焦动画感谢您的聆听!