第8讲相控阵超声波检测技术

focal point
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相控阵超声检测技术
检测结果展示
scanning
Distortion of 5mm
G3 – planar Surface
-2.0dB
-4.0dB
G7 -3.5dB
G7 – Irregular Surface
G3
0dB (ref)
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相控阵超声检测技术
案例2：
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elbow
Basics of a phased array :
CIVA Simulation of the beam radiated by a phased array probe
Choose focal spot Compute delay-law for each element Monitor hardware focallaws for each channel focusing point
各种相控阵探头实物照片
2D/Sectorial 2D/Matrix Dual element matrix Flexible 2D/3D
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相控阵超声检测技术
4、柔性相控阵探头
柔性相控阵探头
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相控阵超声检测技术
柔性探头的好处在哪儿 ？
Butt-weld (2D) nozzle (3D)
No acoustical coupling
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相控阵超声检测技术
2、相控阵超声技术基本原理
声波方向控制
同一相控阵超声探头，可以控制产生不同的输出波形和 15 能量聚焦，适用于不同的检测需要。
相控阵超声检测技术
相控阵扇形扫查及结果显示
扇形扫查，角度范围大，同时发现多个缺陷，检测效率更高。 16
相控阵超声检测技术
相控阵扇形扫查动画展示
Complex components : The solid wedge is not adapted to changing geometries
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相控阵超声检测技术
柔性探头的好处在哪儿 ？
Cladding
Weld crown
柔性探头可实现探头与被检物件表面的良好贴合。
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相控阵超声检测技术
20 mm
120 mm
350 mm
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相控阵超声检测技术
3、相控阵技术检测特殊材料
3 mm
Composite
5 mm radius
Active elements
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相控阵超声检测技术
4、车轴超声相控阵检测系统
特点： 1. 高效全自动，检测时间约 5分钟； 2. 64通道相控阵技术； 3. 单个阵列探头取代多个不同角度 斜探头； 4. 声场覆盖率和缺陷检出率高； 5. 检测时无需卸下车轮和刹车盘； 6. 检测结果对检测区域以彩色方式 显示，非常直观。
医用B超
便携式相控阵探伤仪
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特点：同一探头可实现多个角度的超声波扫描！
相控阵超声检测技术
1、超声相控阵技术概述
超声相控阵采用压电阵元组成阵列换能器，实现声束的相 控发射与接收。在70年代，医学诊断设备首先采用了相控阵技 术进行动态聚焦。在以后的10年中，这一技术迅速发展，并应 用于材料无损评价（NDE）领域。
传统压电探头
超声相控阵探头
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相控阵超声检测技术
超声相控阵收发控制电路 传统探头采用一个压电晶片产生超声波，其传播是预先设 定的，在一个确定的角度只产生一个固定的声束。而超声相控 阵则使用多个小的压电晶片元件。这些小的压电晶片元件组成 的组件辐射的总能量形成超声声束。
Delay P/R Crystal Delay P/R Crystal Delay P/R Crystal Trig Delay P/R Crystal Delay P/R Crystal Crystal Delay P/R Delay P/R Crystal Delay P/R Crystal 超声相控阵收发控制电路
Axial and skewed cracks detection
Transversal crack detection
Flaw marker Analysis & Storage System
MultiX 64
MultiX 128
MultiX 128
OPERATOR SCREEN
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相控阵超声检测技术
相控阵超声技术在线检测管材
Phased array probes
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相控阵超声检测技术
2、复合材料检测
Electronic scanning is used to enlarge the inspected zone and decrease the inspection time
Multi layer Carbon fiber sample
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相控阵超声检测技术
Test area 检测区域
Coupling area 耦合区域
检测任务
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相控阵超声检测技术
在线TD 图像显示
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超声波探伤技术
评 估 图 像（带3个刹车盘的轮对）
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相控阵超声检测技术
Thanks
！
Q & A Time
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相控阵超声检测技术 二、常规超声探伤基础知识
纵波直探检测
横波斜探检测
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常规超声探伤特点：一次只能单一角度的超声波发射和接收！
相控阵超声检测技术
超声脉冲法探伤原理
A
B
C
D
A
B
C
D
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相控阵超声检测技术
常规超声探头
常规超声探伤仪
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相控阵超声检测技术 三、相控阵超声探伤技术
Phased Array Technology
Nozzle
相控阵超声检测技术 全自动超声检测系统
——柔性相控阵探头＋机器人
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相控阵超声检测技术 四、相控阵超声探伤应用
1、在线管材自动检测
Helicoidal Motion
Axial & Skewed Cracks
Thickness change Smooth defect Delamination
WCNDT： World Conference on Non Destructive Testing
17th WCNDT, 于2008年10月在上海展览中心举办。
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相控阵超声检测技术
1、17届WCNDT的口号
中国上海 17th WCNDT： 让中国的无损检测走向世界，让世界了解中国的无损检测。 Let the world understand China’s NDT; Let china’s NDT move toward the world. 中国目前是一个无损检测大国，但还不是无损检测强国！
• global error < 2 %
• time loop : 1ms
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相控阵超声检测技术
柔性相控阵探头检测应用
Composed with 24 elements aperture : 48 x 20 mm²
scanning
reconstructed Profile 14 mm 27 mm 40 mm
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相控阵超声检测技术
2、无损检测之源——传感器技术的研究
利用新型智能传感器，并将传感器、信号处理和计算机集 成到一个微系统中，这一领域的发展也将为无损检测技术的发 展提供新的空间。
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相控阵超声检测技术
3、超声探伤历史变迁
1949年 第一台脉冲反射式超声波探伤仪
现代相控阵探伤仪 Phasor XS
Transversal (circumferential) Crack
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Customed techniques for any kind of defects
相控阵超声检测技术
Tube length & defect positioning
UT TESTING
Thickness measurement ELECTRONIC SYSTEMS
改变角度，实现扫描
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相控阵超声检测技术
波束聚焦
聚焦点也可以由电子控制来改变。
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相控阵超声检测技术
相控阵自动聚焦动画展示
自动电子聚焦
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相控阵超声检测技术
波束聚焦和方向控制
偏转和聚焦可以组合在一起
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相控阵超声检测技术
相控阵扫描、动态聚焦动画展示
Hale Waihona Puke Baidu
自动扫描、电子聚焦
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相控阵超声检测技术
柔性超声探头检测系统应用
案例1：
profilometer 2D Flexible Mechanical Transducer system
data from profilometer US channels
32 linear piezoelectric elements max mechanical travel : 15 mm
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相控阵超声检测技术
相控阵技术演示软件
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相控阵超声检测技术
3、相控阵探头 常规探头 VS
1D/Linear
相控阵探头
Encircling arrays Dual RT
Annular
Sectorial
2D/Matrix
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相控阵超声检测技术
普通压电晶片 复合压电晶体制作过程
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相控阵超声检测技术
《传感器及其应用》
讲师：彭朝勇 2010.5.3
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相控阵超声检测技术
第8讲 相控阵超声波检测技术
便携式相控阵超声探伤仪
超声B扫图
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相控阵超声检测技术
目
录
1、17th WCNDT——08年上海 2、常规超探基础知识 3、相控阵超声探伤技术 4、相控阵超声探伤应用
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相控阵超声检测技术 一、第17届 WCNDT
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Trig
P/R
Crystal
传统压电收发控制电路
相控阵超声检测技术
相控阵探头的晶片是在一个母晶片上分割出许多小晶片。
各小晶片由各自的称作“聚焦规则”的时延电路所驱动。
发射控制模式：多个换能器阵元按一定形状、尺寸排列，
构成超声阵列换能器，分别调整每个阵元发射信号的波形、 幅度和相位延迟，使各阵元发射的超声子波束在空间叠加合 成，从而形成发射聚焦和声束偏转等效果。