超聲波相控陣檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用與原理演講人：日期:目錄CONTENTS01技術(shù)概述02工作原理03設(shè)備結(jié)構(gòu)04檢測(cè)方法05應(yīng)用領(lǐng)域06挑戰(zhàn)與展望01技術(shù)概述基本概念與定義超聲波超聲波相控陣檢測(cè)技術(shù)相控陣技術(shù)陣列探頭頻率高于20kHz的聲波，具有較強(qiáng)的穿透能力和方向性。通過(guò)調(diào)整陣列中各個(gè)陣元的相位和振幅，實(shí)現(xiàn)對(duì)聲束的動(dòng)態(tài)控制。將相控陣技術(shù)應(yīng)用于超聲波檢測(cè)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)物體的精確成像和檢測(cè)。由多個(gè)陣元組成的探頭，能夠發(fā)射和接收超聲波，是超聲波相控陣檢測(cè)技術(shù)的核心部件。技術(shù)發(fā)展歷程初始階段發(fā)展階段成熟階段未來(lái)發(fā)展20世紀(jì)50年代，相控陣技術(shù)開始應(yīng)用于雷達(dá)領(lǐng)域，超聲波相控陣檢測(cè)技術(shù)開始萌芽。20世紀(jì)70年代，隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，超聲波相控陣檢測(cè)技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。20世紀(jì)90年代至今，超聲波相控陣檢測(cè)技術(shù)逐漸成熟，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，成為工業(yè)檢測(cè)領(lǐng)域的重要技術(shù)之一。隨著新材料、新工藝的不斷出現(xiàn)，超聲波相控陣檢測(cè)技術(shù)將朝著更高精度、更廣應(yīng)用領(lǐng)域的方向發(fā)展。核心優(yōu)勢(shì)分析高檢測(cè)精度超聲波相控陣檢測(cè)技術(shù)通過(guò)優(yōu)化聲束形狀和指向性，提高了檢測(cè)精度和缺陷檢出率。02040301靈活性高相控陣探頭可以靈活調(diào)整聲束方向和聚焦深度，適應(yīng)不同形狀和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的工件檢測(cè)需求。高分辨率采用先進(jìn)的信號(hào)處理和成像技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)被測(cè)物體的高分辨率成像，準(zhǔn)確識(shí)別缺陷的位置和形狀。檢測(cè)速度快通過(guò)電子掃描方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)物體的快速檢測(cè)，大大提高了檢測(cè)效率。02工作原理相控陣聲波發(fā)射原理陣列換能器由多個(gè)換能器單元按一定規(guī)律排列組成陣列，每個(gè)單元獨(dú)立發(fā)射聲波。01聲波干涉現(xiàn)象通過(guò)控制各單元發(fā)射聲波的相位和振幅，使聲波在特定方向上干涉增強(qiáng)，形成指向性聲束。02動(dòng)態(tài)聚焦技術(shù)通過(guò)調(diào)整各單元發(fā)射聲波的時(shí)間延遲，使聲束在不同深度上實(shí)現(xiàn)聚焦，提高檢測(cè)分辨率。03聲束偏轉(zhuǎn)與聚焦控制聚焦深度調(diào)整通過(guò)改變時(shí)間延遲和相位差，可以靈活調(diào)整聲束的聚焦深度，以適應(yīng)不同深度的檢測(cè)需求。03通過(guò)調(diào)整各單元的發(fā)射時(shí)間和相位差，使聲束在特定點(diǎn)上聚焦，提高該點(diǎn)的聲強(qiáng)和檢測(cè)靈敏度。02聲束聚焦聲束偏轉(zhuǎn)通過(guò)調(diào)整陣列換能器中各單元的相位差，實(shí)現(xiàn)聲束在空間的偏轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)檢測(cè)區(qū)域的掃描。01回波信號(hào)接收機(jī)制接收陣列信號(hào)處理缺陷識(shí)別與定位成像與數(shù)據(jù)分析接收被檢測(cè)物反射回來(lái)的回波信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行處理。對(duì)接收到的回波信號(hào)進(jìn)行放大、濾波等處理，以提高信號(hào)質(zhì)量。根據(jù)回波信號(hào)的特征，如幅度、頻率和到達(dá)時(shí)間等，識(shí)別出缺陷的位置和大小。將處理后的回波信號(hào)進(jìn)行成像處理，直觀地顯示缺陷的形狀和分布，并進(jìn)行分析和評(píng)估。03設(shè)備結(jié)構(gòu)探頭陣列設(shè)計(jì)陣列類型線性陣列、矩陣陣列（二維陣列）、環(huán)形陣列等，滿足不同檢測(cè)需求。探頭晶片數(shù)量與排列決定聲束的聚焦、偏轉(zhuǎn)特性，影響檢測(cè)分辨率和成像質(zhì)量。探頭頻率與帶寬高頻探頭具有更好的分辨率，但穿透力較差；寬帶探頭則能在保證分辨率的同時(shí)提高穿透力。探頭陣元尺寸與間距影響聲束的聚焦深度、寬度以及柵瓣大小，需根據(jù)檢測(cè)需求進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。發(fā)射電路控制探頭的發(fā)射時(shí)序和波形，實(shí)現(xiàn)聲束的偏轉(zhuǎn)和聚焦。接收電路對(duì)探頭接收到的回波信號(hào)進(jìn)行放大、濾波等處理，提高信號(hào)質(zhì)量。波形發(fā)生器產(chǎn)生特定頻率和波形的電信號(hào)，驅(qū)動(dòng)探頭振動(dòng)產(chǎn)生超聲波。信號(hào)處理與傳輸將處理后的信號(hào)傳輸至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，并進(jìn)行必要的信號(hào)轉(zhuǎn)換和放大?？刂颇K組成數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)架構(gòu)數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理缺陷檢測(cè)與識(shí)別圖像重建與顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理對(duì)接收到的回波信號(hào)進(jìn)行采樣、量化，并進(jìn)行初步的信號(hào)處理，如去噪、濾波等。根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)重建出被檢測(cè)物體的圖像，并進(jìn)行圖像增強(qiáng)、平滑等處理，以提高圖像質(zhì)量。利用圖像處理算法和人工智能技術(shù)，對(duì)圖像中的缺陷進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)、識(shí)別和分類。將檢測(cè)數(shù)據(jù)、圖像和結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，便于后續(xù)調(diào)用和分析。04檢測(cè)方法檢測(cè)參數(shù)設(shè)置規(guī)范探頭參數(shù)掃描參數(shù)信號(hào)處理參數(shù)評(píng)定參數(shù)選擇適當(dāng)?shù)奶筋^頻率、陣列尺寸和陣元間距，以保證聲束的特性和檢測(cè)效果。設(shè)置掃描速度、掃描角度和掃描范圍，確保檢測(cè)區(qū)域的全面覆蓋。設(shè)置合適的增益、濾波、衰減和信號(hào)增強(qiáng)等參數(shù)，以提高檢測(cè)信號(hào)的信噪比和缺陷的識(shí)別率。根據(jù)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和工件特性，設(shè)置缺陷的評(píng)定閾值、定量方法和分類標(biāo)準(zhǔn)。掃查路徑規(guī)劃策略線性掃查沿工件表面或內(nèi)部線性方向進(jìn)行掃查，適用于檢測(cè)平行于表面的缺陷。01扇形掃查以某一角度范圍進(jìn)行扇形掃查，適用于檢測(cè)傾斜或復(fù)雜形狀的缺陷。02鋸齒形掃查在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)以鋸齒形路徑進(jìn)行掃查，增加缺陷的檢出率。03網(wǎng)格掃查將檢測(cè)區(qū)域劃分為多個(gè)網(wǎng)格，對(duì)每個(gè)網(wǎng)格進(jìn)行掃查，確保檢測(cè)的全面性和準(zhǔn)確性。04缺陷特征識(shí)別流程信號(hào)預(yù)處理對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行去噪、濾波和增強(qiáng)等預(yù)處理，以提高信號(hào)的質(zhì)量。缺陷檢測(cè)通過(guò)比較檢測(cè)信號(hào)與正常信號(hào)之間的差異，判斷是否存在缺陷。特征提取提取缺陷的特征參數(shù)，如缺陷的位置、大小、形狀和反射率等。缺陷分類根據(jù)特征參數(shù)和缺陷庫(kù)中的信息，對(duì)缺陷進(jìn)行分類和識(shí)別。05應(yīng)用領(lǐng)域航空航天部件檢測(cè)利用超聲波相控陣技術(shù)檢測(cè)葉片的裂紋、夾雜物等缺陷。飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片檢測(cè)檢測(cè)飛機(jī)機(jī)身的裂紋、腐蝕、分層等缺陷，確保飛行安全。飛機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)檢測(cè)檢測(cè)渦輪盤中的裂紋、夾雜物等缺陷，保證發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行安全。航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤檢測(cè)能源設(shè)備焊縫評(píng)估壓力容器和鍋爐焊縫檢測(cè)檢測(cè)焊縫的夾渣、裂紋、未焊透等缺陷，確保設(shè)備安全可靠。03檢測(cè)反應(yīng)堆壓力容器焊縫的缺陷，確保核電站安全。02核電站反應(yīng)堆壓力容器焊縫檢測(cè)石油天然氣管道焊縫檢測(cè)利用超聲波相控陣技術(shù)檢測(cè)焊縫的夾渣、裂紋、未焊透等缺陷。01汽車制造質(zhì)量監(jiān)控車身焊接質(zhì)量檢測(cè)利用超聲波相控陣技術(shù)檢測(cè)車身焊接區(qū)域的夾渣、裂紋、未熔合等缺陷。01發(fā)動(dòng)機(jī)部件檢測(cè)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)部件的裂紋、夾雜物等缺陷，確保發(fā)動(dòng)機(jī)性能可靠。02底盤部件檢測(cè)檢測(cè)底盤部件的裂紋、夾雜物等缺陷，確保底盤結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。0306挑戰(zhàn)與展望當(dāng)前技術(shù)瓶頸分析復(fù)雜工件檢測(cè)難度大對(duì)于形狀復(fù)雜、表面粗糙的工件，超聲波相控陣檢測(cè)技術(shù)的精度和可靠性有待提高。信號(hào)處理與解釋技術(shù)不足檢測(cè)效率與實(shí)時(shí)性現(xiàn)有的信號(hào)處理與解釋技術(shù)難以準(zhǔn)確識(shí)別和判斷缺陷的類型、大小和位置。超聲波相控陣檢測(cè)技術(shù)需要進(jìn)一步提高檢測(cè)效率和實(shí)時(shí)性，以滿足大規(guī)模自動(dòng)化生產(chǎn)線的需求。123智能化檢測(cè)發(fā)展趨勢(shì)通過(guò)人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，提高超聲波相控陣檢測(cè)的自動(dòng)化水平和識(shí)別精度。人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)多模態(tài)融合檢測(cè)技術(shù)機(jī)器人化檢測(cè)將超聲波相控陣檢測(cè)與其他無(wú)損檢測(cè)技術(shù)（如渦流檢測(cè)、磁粉檢測(cè)等）相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)多模態(tài)融合檢測(cè)，提高檢測(cè)準(zhǔn)確性。借助機(jī)器人技術(shù)，實(shí)現(xiàn)超聲波相控陣檢測(cè)的自動(dòng)化和智能化，提高檢測(cè)效率和安全