淺說超聲相控陣探傷檢測的原理

超聲探傷檢測基本原理

超聲波是頻率大于 20kHz 的聲波，超聲場是超聲波傳播過程中通過的空間范圍。只有當缺陷位于超聲場的有效空間內時，發射的聲波遇到缺陷發生反射、折射或衍射，才可能被探測到，工業用的超聲頻率大多在 0.5MHz 到 15MHz 之間。超聲探傷時利用超聲換能器將電子系統的電信號轉換成對應聲壓的超聲波發射，也將接收到的超聲回波轉換成電信號進行處理并顯示，我們通過分析屏幕可以得到工件是否存在缺陷。

超聲相控陣探傷檢測基本原理

超聲相控陣技術來源于相控陣雷達的相控陣技術。該技術依據的是惠更斯（Huyghens）原理：波動場的任何一個波陣面等同于一個次級波源，次級波場可以通過 該波陣面各點產生的球面子波干涉疊加得到。常規的超聲波檢測通常采用一個壓電晶片來產生超聲波 , 只能產生一個固定的波束，其波形是預先設計的且不能更改 。相控陣探頭由多個小的壓電晶片按照一定序列組成，使用時相控陣儀器按照預定的規則和時序對探頭中的一組或者全部晶片分別進行激活，即在不同的時間內相繼激發探頭中的多個晶片，每個激活晶片發射的超聲波束相互干涉形成新的波束。

鋼管超聲相控陣探傷設備應用

在發射過程中，系統通過控制相控陣控制單元，控制激勵脈沖到達各個探頭陣元的時間差。按照特定的時間差控制發射，可以實現波束的偏轉、聚焦。相控陣超聲檢測接收過程。當介質中存在缺陷或是遇到邊界時，聲阻抗會不連續，發射出的超聲 波就會在聲阻抗突變處發生反射。反射回的聲波呈球面擴散，處于不同位置的陣元會先 后接收到反射回的聲波。數字相控陣系統根據特定的聚焦方法，去除對陣元處獲得的信 號的相位差，再將所有回波信號疊加，獲得缺陷處的實際回波，用于數字系統成像。接 收過程是發射過程的逆過程，根據不同的發射、接收法則以及幅度調整的配合，可以實 現聚焦、動態深度聚焦、動態孔徑、動態變跡等效果。

超聲相控陣探傷設備的應用

超聲自動探傷設備我國已經研發多年，經過許多企業使用和改進已經進入成熟階段，但超聲相控陣探傷設備的研發，我們還是初期階段，我國鋼管、鋼板企業還是在使用進口設備。