相控陣技術(shù)的基礎(chǔ)原理演示文稿當(dāng)前第1頁\共有34頁\編于星期日\10點(diǎn)相控陣技術(shù)的基礎(chǔ)原理當(dāng)前第2頁\共有34頁\編于星期日\10點(diǎn)相控陣定義一種晶片的激發(fā)時(shí)間可以單獨(dú)調(diào)節(jié)，以控制聲束軸線和焦點(diǎn)等參數(shù)的換能器晶片陣列。當(dāng)前第3頁\共有34頁\編于星期日\10點(diǎn)討論提綱

相控陣能做什么？線形,扇形動(dòng)態(tài)深度聚焦線形和扇形的結(jié)合當(dāng)前第4頁\共有34頁\編于星期日\10點(diǎn)

常見的探頭陣列幾何外形線形陣1維線形陣2維矩形陣圓形陣1維環(huán)形陣2維扇形陣當(dāng)前第5頁\共有34頁\編于星期日\10點(diǎn)pgeHA探頭參數(shù)：頻率(f)晶片數(shù)量

(n)晶片陣列方向孔徑(A)晶片加工方向?qū)挾?/p>

(H)單個(gè)晶片寬度

(e)兩個(gè)晶片中心之間的間距

(p)相控陣探頭設(shè)計(jì)參數(shù)當(dāng)前第6頁\共有34頁\編于星期日\10點(diǎn)一個(gè)長方形晶片被切割成許多個(gè)小晶片，形成一維陣列探頭，每個(gè)小晶片都可以單獨(dú)激發(fā)。相控陣探頭設(shè)計(jì)參數(shù)當(dāng)前第7頁\共有34頁\編于星期日\10點(diǎn)相控陣基礎(chǔ)當(dāng)前第8頁\共有34頁\編于星期日\10點(diǎn)晶片數(shù)量：10孔徑：10x10mm波束聚焦晶片數(shù)量：16

孔徑：16x10mm晶片數(shù)量：32

孔徑：32x10mm當(dāng)前第9頁\共有34頁\編于星期日\10點(diǎn)d波束形成與晶片波束寬度的關(guān)系A(chǔ)

點(diǎn)A可以因?yàn)樗械牟ㄊ荚诰ㄊ鴮挾葍?nèi)B點(diǎn)B的效果不好因?yàn)椴ㄊ隽司牟ㄊ鴮挾犬?dāng)前第10頁\共有34頁\編于星期日\10點(diǎn)波束的產(chǎn)生和聚焦用不同的延時(shí)激發(fā)晶片產(chǎn)生不同外形的波束這是一個(gè)縱波各個(gè)晶片延時(shí)相等當(dāng)前第11頁\共有34頁\編于星期日\10點(diǎn)電子掃查探頭不作任何機(jī)械移動(dòng)，而波束沿晶片陣列方向作電子掃查。通過對(duì)激活晶片組進(jìn)行多路延時(shí)，使波束產(chǎn)生移動(dòng)。掃查寬度局限于:陣列中晶片的數(shù)量采集系統(tǒng)支持的通道數(shù)量激活晶片組當(dāng)前第12頁\共有34頁\編于星期日\10點(diǎn)波束偏轉(zhuǎn)對(duì)橫波而言,延時(shí)參數(shù)是“傾斜的”如圖所示。當(dāng)前第13頁\共有34頁\編于星期日\10點(diǎn)波束偏轉(zhuǎn)和聚焦圖中有陣列里的各個(gè)晶片;加在每個(gè)晶片上的延時(shí);產(chǎn)生的波束在早期、中期和焦點(diǎn)處的形狀。為了聚焦和傾斜,我們采用復(fù)合曲線和拋物線。當(dāng)前第14頁\共有34頁\編于星期日\10點(diǎn)相控陣波束形成原理當(dāng)前第15頁\共有34頁\編于星期日\10點(diǎn)常規(guī)超聲探頭波束角度偏轉(zhuǎn)(發(fā)射)根據(jù)惠更斯原理產(chǎn)生超聲波束通過帶角度楔塊的延時(shí)使波束角度產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)CrystalWedgeMaterialExcitationpulseWavefrontDelayLocationABCABC常規(guī)超聲波束形成常規(guī)超聲探頭波束角度偏轉(zhuǎn)(發(fā)射)根據(jù)惠更斯原理產(chǎn)生超聲波束通過帶角度楔塊的延時(shí)使波束角度產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)當(dāng)前第16頁\共有34頁\編于星期日\10點(diǎn)常規(guī)超聲探頭波束角度偏轉(zhuǎn)(接收)根據(jù)惠更斯原理在楔塊中產(chǎn)生超聲波束在超聲波接收過程中帶角度楔塊提供延時(shí)使同相位信號(hào)在壓電晶片上產(chǎn)生結(jié)構(gòu)干涉。CrystalWedgeMaterialReceivedsignalDelayLocationABCABCS常規(guī)超聲波束形成當(dāng)前第17頁\共有34頁\編于星期日\10點(diǎn)相控陣探頭波束偏轉(zhuǎn)(發(fā)射)根據(jù)惠更斯原理在楔塊中產(chǎn)生超聲波束發(fā)射過程中通過軟件施加精確延時(shí)產(chǎn)生帶角度波束WavefrontTimeDelayElementFocallaw相控陣波束形成當(dāng)前第18頁\共有34頁\編于星期日\10點(diǎn)相控陣波束形成(接收)接收過程中通過軟件施加精確延時(shí)只有符合延時(shí)法則的信號(hào)保持同相位，并在合計(jì)后產(chǎn)生有效信號(hào)。S相控陣波束形成當(dāng)前第19頁\共有34頁\編于星期日\10點(diǎn)相控陣信號(hào)處理概述

相控陣波束形成當(dāng)前第20頁\共有34頁\編于星期日\10點(diǎn)電子掃查不依靠任何機(jī)械運(yùn)動(dòng)就將波束沿陣列的一個(gè)軸線移動(dòng)的能力。這種移動(dòng)是靠晶片的時(shí)間多路傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。波束的移動(dòng)取決于探頭的幾何外形可能出現(xiàn)以下幾種情況：線形掃查扇形掃查橫向掃查以上掃查的組合當(dāng)前第21頁\共有34頁\編于星期日\10點(diǎn)焊縫電子掃查當(dāng)前第22頁\共有34頁\編于星期日\10點(diǎn)相控陣焊縫串列掃查當(dāng)前第23頁\共有34頁\編于星期日\10點(diǎn)扇形(帶方位角的)掃查扇形掃查–不改變位置而改變?nèi)肷浣迁C檢測(cè)缺陷時(shí)很有用。當(dāng)前第24頁\共有34頁\編于星期日\10點(diǎn)扇形掃查扇形掃查可以不移動(dòng)探頭就檢測(cè)整個(gè)待檢工件檢測(cè)表面復(fù)雜或空間有限的情況下大有用武之地一個(gè)相控陣探頭結(jié)合了寬波束探頭和多焦點(diǎn)探頭的優(yōu)勢(shì)當(dāng)前第25頁\共有34頁\編于星期日\10點(diǎn)扇形掃查圖例當(dāng)前第26頁\共有34頁\編于星期日\10點(diǎn)扇形掃查動(dòng)畫扇形掃查對(duì)“難以接近”的復(fù)雜型面十分適合如，渦輪葉的根部檢測(cè)當(dāng)前第27頁\共有34頁\編于星期日\10點(diǎn)渦輪焊接轉(zhuǎn)子檢測(cè)相控陣檢測(cè):30-60度的橫波做扇形掃查步進(jìn)為1度沿圓周軸向做機(jī)械掃查相控陣探頭:5MHz,16晶片,16mmx16mm固定在楔塊上試塊:EDM槽2mmx0.5mm當(dāng)前第28頁\共有34頁\編于星期日\10點(diǎn)葉片根部的扇形掃查當(dāng)前第29頁\共有34頁\編于星期日\10點(diǎn)扇形掃查和線形掃查結(jié)合將兩種掃查結(jié)合起來可以得到獨(dú)特的視圖使用Tomoview軟件使設(shè)置更簡(jiǎn)單當(dāng)前第30頁\共有34頁\編于星期日\10點(diǎn)電子/扇形掃查動(dòng)畫當(dāng)前第31頁\共有34頁\編于星期日\10點(diǎn)

動(dòng)態(tài)深度聚焦示意圖

動(dòng)態(tài)深度聚焦（DDF）

在用一個(gè)脈沖檢測(cè)薄件時(shí)十分有效。波束在返回時(shí)重新聚焦當(dāng)前第32頁\共有34頁\編于星期日\10點(diǎn)

動(dòng)態(tài)深度聚焦

標(biāo)準(zhǔn)的相控