无损检测用超声相控阵探头阵列主要有线形、面状和环形。其设计基于惠更斯原理。阵列是相控阵探头晶片的组合,在确定不连续性的大小、形状和方向上,它比单个或多个探头系统具有更强的能力。环形相控阵探头不能进行转角控制。例如:一个频率为10MHz的环形相控阵探头,由16个环组成,晶片由压电复合材料制成,较大直径<32mm。可将环形相控阵探头想象成一个圆形的单晶探头,将其切成同轴环形,每片都构成一个单独的探头,这些环上的发射和接收时间用电子系统控制。通过控制各环的时间延迟,产生在不同深度的动态聚焦,可控制整个波阵面的形状和焦点。焦点总是在相控阵探头的轴线上,能相当明显地增加声束向中心轴线的聚焦能力。相控阵检测可以使用单个相控阵探头组合件中的多个晶片使声束进行偏转、聚焦和扫查。广州高速相控阵探头
能影响相控阵探头检测性能的参数有哪些?分辨力表示超声波相控阵探伤仪和探头组合后,能够区分横向或深度方向相距较近的两个相邻缺陷的能力。分辨力的优劣,以能区分的两个缺陷的较小距离表示。回波频率是指透人工件并经界面反射返回的超声波相控阵频率,通常与探头所标称的频率不同,其误差应限制在一定范围内。波束中心轴线偏斜角是指发射超声波相控阵束中心轴线与晶片表面不垂直的程度。斜探头人射点是斜探头的超声波相控阵束中心入射于工件探测面上的一点,即超声波相控阵透人工件材料的起始点,它是计算缺陷位置的相对参考点。凸阵相控阵探头费用线阵相控阵探头中的晶片按照直线方向一维排布,只能实现晶片排列方向上的波束偏转。
相控阵探头检测复合材料时,信号幅度或深度数据都可以收集,相控阵探头同时利用编码器收集和存储探头位置,通过软件实现C扫描成像显示。用相控阵探头检测管座角焊缝,具有更大的优势。相控阵探头的特点是具有多晶片阵元,各晶片的激励可以由相控阵设备设计和控制,压电复合晶片受激励后能产生超声聚焦声场,声场的角度、聚焦方向、聚焦类型均可以设置。因此使用相控阵探头检测管座角焊缝,缺陷检出率和检测可靠性均优于常规超声波检测。利用相控阵探头的相控阵超声相比传统的手工超声无损检测技术具有很大优势,因为相控阵探头可以从固定的位置检测各种焊缝和材料,这就允许它检查相对困难的几何形状。
液浸探头是相控阵探头部分或全部浸入液体中使用的。这类探头往往用于刚性楔块无法良好匹配被检测工件表面时的情况。液浸探头常用的介质为水,目前国内有学者在检测聚乙烯材料时,利用甘油、水、水玻璃、海藻酸钠,按一定的比例配制了特殊用途的耦合介质,该介质的声阻抗与聚乙烯材料相似度达95%以上,检测时声波在界面上的反射率较小,可以称得上是理想的耦合液。双线型阵的发射和接收声束分开,消除了幻影回波,无近场区的影响和明显的盲区,具有良好的近表面检测能力,并可通过连续的深度聚焦来增加整体的聚焦深度。线阵相控阵探头有单线阵和双线阵两种。
超声波聚焦相控阵探头可将超声波聚集成一细束(线状或点状),在焦点处声能集中,可提高探伤灵敏度及分辨力。超声聚焦有两种方法:一种是将压电晶片做成凹面,发射的声波直接聚焦,称为自聚焦探头;一种由直探头和声透镜组成,声透镜的作用就是实现波束聚焦,称为透镜聚焦探头。聚焦探头具有良好的方向性,适用于检测曲面零件缺陷和一定深度的缺陷。水浸相控阵探头可在水中探伤,其结构与直探头相似,只是探头较长,以便浸在水中,保护膜也可去掉,由声透镜替代,前端为瓦状声透镜的是线聚焦探头,前端为球面声透镜的是点聚焦探头。探头发射纵波,但在液体中倾斜入射到工件时,由于入射角的不同,在工件中可产生横波、表面波或兰姆波,根据需要而定。用户对相控阵探头的类型选择需要考虑到被测材料的检测速度。凸阵相控阵探头费用
面阵相控阵探头可以使电子扫描在纵向和横向上更有效,速度更快。广州高速相控阵探头
能影响相控阵探头检测性能的参数有哪些?动态范围是在增益不变时,超声波相控阵探伤仪示波屏上能分辨的较大反射面积与较小反射面积波高之比,通常以分贝(dB)表示。按照有关规定,仪器的动态范围不小于26dB。灵敏度是超声波相控阵探伤仪与探头组合后所具有的检测较小缺陷的能力。可检出的缺陷愈小或检出同样大小缺陷的可探测距离愈大,表示仪器和探头组合后的灵敏度愈高。盲区是在正常检测灵敏度下,从检测表面到较近可检缺陷的距离。仪器的发射脉冲愈宽,盲区愈大。因此盲区可近似地用显示器显示的发射脉冲所占宽度来表示。广州高速相控阵探头
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