第8讲相控阵超声波检测技术
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柔性超声探头检测系统应用
案例1：
profilometer
2D Flexible MecThraanniscdaul cer
system
data from profilometer
US channels
32 linear piezoelectric elements max mechanical travel : 15 mm
22
相控阵超声检测技术
相控阵技术演示软件 23
相控阵超声检测技术
3、相控阵探头
常规探头
VS
相控阵探头
1D/Linear
Encircling arrays
Dual RT
Annular
Sectorial
2D/Matrix
24
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
25
相控阵超声检测技术
21
相控阵超声检测技术
Basics of a phased array :
CIVA Simulation of the beam radiated by a phased array probe
focusing point
Choose focal spot Compute delay-law for each element Monitor hardware focallaws for each channel
各种相控阵探头实物照片
2D/Sectorial
2D/Matrix
Dual element matrix
Flexible 2D/3D
26
相控阵超声检测技术
4、柔性相控阵探头
柔性相控阵探头
27
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
• global error < 2 %
• time loop : 1ms
成，从而形成发射聚焦和声束偏转等效果。
14
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
能量聚焦，适用于不同的检测需要。
15
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1。6
相控阵超声检测技术
现代相控阵探伤仪
Phasor XS
7
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
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！ 8
相控阵超声检测技术
超声脉冲法探伤原理
A B C D
ABiblioteka Baidu
B
C
D
9
相控阵超声检测技术
常规超声探头
常规超声探伤仪
10
相控阵超声检测技术 三、相控阵超声探伤技术 Phased Array Technology
超声相控阵收发控制电路
13
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
传统压电探头
超声相控阵探头
12
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。
Trig P/R Crystal
相控阵扇形扫查动画展示
改变角度，实现扫描 17
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。
18
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
19
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
20
相控阵超声检测技术
相控阵扫描、动态聚焦动画展示
自动扫描、电子聚焦
医用B超
便携式相控阵探伤仪
特点：同一探头可实现多个角度的超声波扫描！
11
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。
中国目前是一个无损检测大国，但还不是无损检测强国！
5
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。
6
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
《传感器及其应用》
讲师：彭朝勇 2010.5.3
1
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
2
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
3
相控阵超声检测技术
一、第17届 WCNDT
Complex components : The solid wedge is not adapted to changing geometries
28
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。
29
相控阵超声检测技术
Delay P/R Crystal
Delay P/R Crystal
Delay P/R Crystal
Trig
Delay P/R Crystal
Delay P/R Crystal
Delay P/R Crystal
Delay P/R Crystal
Delay P/R Crystal
传统压电收发控制电路
WCNDT： World Conference on Non Destructive Testing
17th WCNDT, 于2008年10月在上海展览中心举办。
4
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.
案例1：
profilometer
2D Flexible MecThraanniscdaul cer
system
data from profilometer
US channels
32 linear piezoelectric elements max mechanical travel : 15 mm
22
相控阵超声检测技术
相控阵技术演示软件 23
相控阵超声检测技术
3、相控阵探头
常规探头
VS
相控阵探头
1D/Linear
Encircling arrays
Dual RT
Annular
Sectorial
2D/Matrix
24
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
25
相控阵超声检测技术
21
相控阵超声检测技术
Basics of a phased array :
CIVA Simulation of the beam radiated by a phased array probe
focusing point
Choose focal spot Compute delay-law for each element Monitor hardware focallaws for each channel
各种相控阵探头实物照片
2D/Sectorial
2D/Matrix
Dual element matrix
Flexible 2D/3D
26
相控阵超声检测技术
4、柔性相控阵探头
柔性相控阵探头
27
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
• global error < 2 %
• time loop : 1ms
成，从而形成发射聚焦和声束偏转等效果。
14
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
能量聚焦，适用于不同的检测需要。
15
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1。6
相控阵超声检测技术
现代相控阵探伤仪
Phasor XS
7
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
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！ 8
相控阵超声检测技术
超声脉冲法探伤原理
A B C D
ABiblioteka Baidu
B
C
D
9
相控阵超声检测技术
常规超声探头
常规超声探伤仪
10
相控阵超声检测技术 三、相控阵超声探伤技术 Phased Array Technology
超声相控阵收发控制电路
13
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
传统压电探头
超声相控阵探头
12
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。
Trig P/R Crystal
相控阵扇形扫查动画展示
改变角度，实现扫描 17
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。
18
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
19
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
20
相控阵超声检测技术
相控阵扫描、动态聚焦动画展示
自动扫描、电子聚焦
医用B超
便携式相控阵探伤仪
特点：同一探头可实现多个角度的超声波扫描！
11
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。
中国目前是一个无损检测大国，但还不是无损检测强国！
5
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。
6
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
《传感器及其应用》
讲师：彭朝勇 2010.5.3
1
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
2
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
3
相控阵超声检测技术
一、第17届 WCNDT
Complex components : The solid wedge is not adapted to changing geometries
28
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。
29
相控阵超声检测技术
Delay P/R Crystal
Delay P/R Crystal
Delay P/R Crystal
Trig
Delay P/R Crystal
Delay P/R Crystal
Delay P/R Crystal
Delay P/R Crystal
Delay P/R Crystal
传统压电收发控制电路
WCNDT： World Conference on Non Destructive Testing
17th WCNDT, 于2008年10月在上海展览中心举办。
4
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.