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相控阵超声波检测优缺点,常规超声与相控阵比较

发布时间:2020-02-20   点击次数:2892次

相控阵超声波检测优缺点总结

一、相控阵超声波探伤技术

1.1 相控阵超声波探伤基本原理
超声波相控阵探伤仪主要包括相控阵主机和相控阵探头,相控阵探头由多晶片(如8、16、24、32、60、64或128)组成,每个晶片形成一个独立的发射/接收单元,控制各晶片的激发延迟时间,改变各个晶片发射或者接收超声波的相位关系,得到所需的声束,从而实现对超声方向和焦点深度的改变控制(如图1)

 

图1、不同的激发方式得到不同的声束

 

控阵技术在无损检测超声波探伤中往往会将多个晶片(一般为4、8、16、甚至32 晶片)看作一组,同时激发,形成一个虚拟探头(如图2),通过依次激发各个虚拟探头实现声束的电子扫描,即完成声束的移动是通过时间延迟来实现而不是通过移动探头来实现(如图2)。

图2、4个晶片形成一个虚拟探头,电子移动的方式实现声束移动扫描

1.2 相控阵超声探伤技术特点

传统超声探伤仪相比, 便携式相控阵探伤仪主要有以下特点:
A、 缺陷显示直观
实时彩色成像, 包括A、B、C和S-扫描, 便于检测者直观的看到缺陷的简易形状,便于缺陷判读,(如图3)。

 

图3、S扫描缺陷显示图


B、 对复杂结构件检测更有优势
由于相控阵超声波中的波束方向和焦点深度随着时间的变化在不断改变, 探头在同一位置也能对较大角度范围进行声束覆盖, 避免了因接触面受限带来的无法通过移动探头来实现声束覆盖的限制(图4)

 

图4、探头放在同一位置即可完成不同角度上的扫查

 

C、 检测灵敏度高
特别是对细小缺陷检出率高,同等检测条件下,相控阵发现细小缺陷的能力比传
统A扫描高很多,便于检测者查找细小缺陷或验收标准严格的检测 (图5中为Ø1mm的缺陷显示)。另外对不同方向的缺陷的检出率也有明显提高。

图5、位于同一深度上的Ø1mm缺陷显示

 

D、 检测分辨率高
对相邻两细小缺陷的分辨率高。在不易从传统脉冲A扫描波形上区分两个相邻细
小缺陷的时候,相控阵能很好的满足区分相邻细小缺陷的检测需求。

 

 

 

图6、位于不同深度上的Ø1mm缺陷显示

 

E、 检测效率高
相控阵技术可以实现线性扫查、扇形扫查和动态深度聚焦,从而同时具备宽波束和多焦点的特性,一次能扫查的区域大。0度线性扫查时,一个相控制能相当于多个常规探头同时工作。 扇形扫查时,超声波一次覆盖区域范围可根据需要调整(如35°-75°),容易检出不同方向、不同位置的缺陷,而传统的超声探头声束折射角都是固定的(如K1、K2、K3或45 、60°、70°)。

 

图7、一个相控阵探头等同于多个常规探头同时工作

F、 检测消耗低,节省成本
因为探头不是和检测工件直接接触,而是通过耐磨损的楔块耦合,工作中磨损消耗的只是楔块,而不是探头,因此只需要在楔块磨损的不能再使用时更换楔块即可,大大的节省了因直接接触导致的探头磨损而需要更换探头的成本。

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以上就是相控阵超声波检测优缺点,常规超声与相控阵比较

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