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1、Company LogoAdd Your Company SloganPowerPoint 超声相控阵检测技术v马庆超 v2007-6-181 1主要内容v1、超声相控阵的发展历史 v2、超声相控阵技术的基本原理 v3、超声相控阵系统的硬件组成 v4、超声相控阵的应用2第一章 超声相控阵的发展历史v超声相控阵检测技术已有20多年的发展历史。 v初期主要应用于医疗领域。 v自20 世纪90 年代起，超声相控阵检测成像技术开始在欧美等国家逐步应用于工业无损检测。 v目前，国内对超声相控阵成像技术的研究主要 集中在医疗超声相控阵领域，对工业无损检测 领域的超声相控阵技术的研究尚处于探索阶段 。3第二
2、章 超声相控阵技术的基本原理v2.1 超声相控阵换能器的原理v超声相控阵换能器的设计基于惠更斯原理。 v换能器由多个相互独立的压电晶片组成阵列， 每个晶片称为一个单元，按一定的规则和时序 用电子系统控制激发各个单元，使阵列中各单 元发射的超声波叠加形成一个新的波阵面。 v同样，在反射波的接收过程中，按一定规则和 时序控制接收单元的接收并进行信号合成，再 将合成结果以适当形式显示。4What is a phased array system? 5v2.3 超声相控阵检测技术的特点 v（1）生成可控的声束角度和聚焦深度 v（2）可对试件进行高速、全方位和多角度检测 v（3）不移动探头或尽量少移动探
3、头 v（4）通常不需要复杂的扫查装置，不需更换探头 v（5）优化控制焦柱长度、焦点尺寸和声束方向， 在分辨力、信噪比、缺陷检出率等方面具有一定的 优越性。 第二章 超声相控阵技术的基本原理6第三章 超声相控阵系统的硬件组成 v3.1 超声相控阵系统组成7第二章 超声相控阵技术的基本原理v2.2 相位控制与声束聚焦 相控的目的就是要控制1和2,使得=0。 8第三章 超声相控阵系统的硬件组成v3.2 阵列探头的种类 v3.2.1按压电元件阵列特征9第三章 超声相控阵系统的硬件组成v3.2 阵列探头的种类 v3.2.2 按阵元排列方式10第三章 超声相控阵系统的硬件组成v3.2 阵列探头的种类 v3
4、.2.3 按使用方法和目的分为线阵列探头、相控阵探头和凸形阵列探头三种。3.2.3.1线阵列探头11第三章 超声相控阵系统的硬件组成v3.2.3.2相控阵探头12第三章 超声相控阵系统的硬件组成v3.2.3.3凸形阵列探头13超声相控阵系统工作原理Example of angled beam generated by flat probe by means of variable delayExample of focused linear scan beam14超声相控阵系统的B扫描显示Electronic linear scan (B-scan) image showing relativ
5、e hole position and depth across the length of a linear array15The sound beam sweeps through a series of angles to generate an approximately cone-shaped cross-sectional image. It should be noted that in this example, by sweeping the beam the phased array probe is able to map all three holes from a s
6、ingle transducer position. 16第三章 超声相控阵系统的硬件组成v3.3 阵列探头的结构和特性 v3.3.1 基本结构 17Conventional C-scan image showing hole position18第四章 超声相控阵的应用v4.1 超声相控阵检测技术在核工业的应用 v在核动力装置及设备中，厚壁工件、粗晶材料和复 杂形状工件多，设备和管道中某些焊缝可达性及可 检性差而申请免检多。 v此时，应用相控阵技术可提高检测效率，减少辐照 时间，扩大超声检测应用范围，取得显著的经济效益和社会效益。 19第四章 超声相控阵的应用4.2超声相控阵检测技术在焊缝斜
7、探伤中的应 用(1)v用相控阵探头对焊缝作横波斜探伤时，无需象普 通单探头那样在焊缝两侧频繁地来回前后移动； v而焊缝长度方向的全体积扫查，可借助于装有阵 列探头的机械扫查器沿着精确定位的轨道滑动完成，故可实现高速探伤。20第四章 超声相控阵的应用4.2 超声相控阵检测技术在焊缝斜探伤中的应 用(2)v采用充水耦合的焊缝相控阵斜探法；声束扫查方式 有两种：一种是扇形扫查，用于检测焊缝；另一种 是垂直扫查，用于监视探头表面耦合状态 21第四章 超声相控阵的应用4.2 超声相控阵检测技术在焊缝斜探伤中的应 用(3) 焊缝UT B型、C型和D型显示 22第四章 超声相控阵的应用v4.3 超声相控阵检
8、测技术在海洋平台结构环 焊缝检测中的应用（1）v对海洋平台结构特殊构件环焊缝检测，规范允许使 用10%20%射线检测和100%的超声检测。 v但由于射线探伤效率太低，而且还必须具备现场射 线防护措施，所以在工程中应用不是很方便； v虽然海洋平台结构的超声检测不需防护措施，但手 工超声探伤存在重复性和可靠性方面的问题。23第四章 超声相控阵的应用v4.3 超声相控阵检测技术在海洋平台结构环 焊缝检测中的应用（2）v超声相控阵检测成像技术正好克服了以上两种方法 的弊端，通过采用超声相控阵探头控制电子扫描， 使其在管子周向做机械扫查，实现了高速探伤。 v而且该法对缺陷的检测能力与传统超声检测方法相同，但检测结果的重复性、检测速度、对焊缝几何尺寸的适应性等方面，都优于传统超声检测技术。2425
