超聲相控陣檢測技術(shù)講解

超聲相控陣技術(shù)的基本思想來自于雷達(dá)電磁波相控陣技術(shù)。相控陣?yán)走_(dá)是由許多輻射單元排成陣列組成，通過控制陣列天線中各單元的幅度和相位，調(diào)整電磁波的輻射方向，在一定空間范圍內(nèi)合成靈活快速的聚焦掃描的雷達(dá)波束。超聲相控陣換能器由多個獨(dú)立的壓電晶片組成陣列，按一定的規(guī)則和時序用電子系統(tǒng)控制激發(fā)各個晶片單元，來調(diào)節(jié)控制焦點(diǎn)的位置和聚焦的方向。

1、超聲相控陣技術(shù)發(fā)展

超聲相控陣技術(shù)已有近20多年的發(fā)展歷史。初期主要應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域,醫(yī)學(xué)超聲成像中用相控陣換能器快速移動聲束對被檢器官成像;大功率超聲利用其可控聚焦特性局部升溫?zé)岑熤伟?使目標(biāo)組織升溫并減少非目標(biāo)組織的功率吸收。,系統(tǒng)的復(fù)雜性、固體中波動傳播的復(fù)雜性及成本費(fèi)用高等原因使其在工業(yè)無損檢測中的應(yīng)用受限。然而隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,超聲相控陣技術(shù)逐漸應(yīng)用于工業(yè)無損檢測,特別是在核工業(yè)及航空工業(yè)等領(lǐng)域。如核電站主泵隔熱板的檢測;核廢料罐電子束環(huán)焊縫的全自動檢測及薄鋁板摩擦焊縫熱疲勞裂紋的檢測。由于數(shù)字電子和DSP技術(shù)的發(fā)展，使得延時越來越方便，因此近幾年,超聲相控陣技術(shù)發(fā)展的尤為迅速。

2、超聲相控陣技術(shù)原理

1.1 動作原理

超聲相控陣是超聲探頭晶片的組合，由多個壓電晶片按一定的規(guī)律分布排列，然后逐次按預(yù)先規(guī)定的延遲時間激發(fā)各個晶片，所有晶片發(fā)射的超聲波形成一個整體波陣面，能有效地控制發(fā)射超聲束（波陣面）的形狀和方向，能實(shí)現(xiàn)超聲波的波束掃描、偏轉(zhuǎn)和聚焦。它為確定不連續(xù)性的形狀、大小和方向提供出比單個或多個探頭系統(tǒng)更大的能力。

=超聲相控陣檢測技術(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)脈沖的不同延遲時間，改變聲波到達(dá)(或來自)物體內(nèi)某點(diǎn)時的相位關(guān)系，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。

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