相控陣工作原理

1、a1相控陣工作原理a2相控陣定義相控陣定義F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。a3F 相控陣能做什么？ 線形掃查 扇形掃查 動(dòng)態(tài)深度聚焦a4 12345678910 11 12 13 14 15 16X=-7.9, Y=-8.0 - X=7.9Y=8.01234567891011121314151617181920212223242526272829303132X=-3.9, Y=-1.9 - X=3.9Y=1.91234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394

2、0414243444546474849505152535455565758596061X=-6.5, Y=-6.5 - X=6.5Y=6.5線形陣線形陣1維維 線形陣線形陣2維維 矩形陣矩形陣 圓形陣圓形陣 1維維 環(huán)形陣環(huán)形陣 2維維 扇形陣扇形陣a5pgeHA相控陣探頭設(shè)計(jì)參數(shù)相控陣探頭設(shè)計(jì)參數(shù)a6F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)相控陣探頭設(shè)計(jì)參數(shù)a7晶片數(shù)量：10 孔徑：10 x 10mm波束聚焦波束聚焦晶片數(shù)量：16 孔徑：16 x 10mm晶片數(shù)量：32 孔徑：32 x 10mma8a9dA 點(diǎn)點(diǎn)A 可以因?yàn)樗械牟?/p>

3、可以因?yàn)樗械牟ㄊ荚诰ㄊ鴮挾葍?nèi)束都在晶片波束寬度內(nèi)B點(diǎn)點(diǎn)B的效果不好因?yàn)椴ㄊ男Ч缓靡驗(yàn)椴ㄊ隽司牟ㄊ鴮挾瘸隽司牟ㄊ鴮挾?d41. 0sina10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a11電子掃查電子掃查F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。F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)。F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a12對(duì)橫波而言, 延時(shí)參數(shù)是“傾斜的” 如圖所示。a13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

4、曲線和拋物線。a14相控陣波束形成原理相控陣波束形成原理a15F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)CrystalWedgeMaterialExcitation pulseWave frontDelayLocationABCABC常規(guī)超聲波束形成常規(guī)超聲波束形成a16F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。CrystalWedgeMaterialReceived signalDelayLocationABCABCS常規(guī)超聲

5、波束形成常規(guī)超聲波束形成a17F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Wave frontTimeDelayElementFocal law相控陣波束形成相控陣波束形成a18F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相控陣波束形成相控陣波束形成a19相控陣信號(hào)處理概述 相控陣波束形成相控陣波束形成a20焊縫線形掃查焊縫線形掃查a21相控陣焊縫串列掃查相控陣焊縫串列掃查a22扇形掃查扇形掃查 不改變位置而改變?nèi)肷浣遣桓淖兾恢枚淖內(nèi)肷浣?檢測缺陷

6、時(shí)很有用。檢測缺陷時(shí)很有用。a2312.NF扇形掃查可以不移動(dòng)探頭就檢測整個(gè)待檢工件扇形掃查可以不移動(dòng)探頭就檢測整個(gè)待檢工件F檢測表面復(fù)雜或空間有限的情況下大有用武之地檢測表面復(fù)雜或空間有限的情況下大有用武之地F一個(gè)相控陣探頭結(jié)合了寬波束探頭和多焦點(diǎn)探頭一個(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)勢的優(yōu)勢a24a25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a26相控陣檢測相控陣檢測:30-60度的橫波做扇形掃查度的橫波做扇形掃查步進(jìn)為步進(jìn)為1度度沿圓周軸向做機(jī)械掃查沿圓周軸向做機(jī)械掃查相控陣探頭相控陣探頭:5 MHz, 16晶片晶片, 16 mm x 16 mm固定在楔塊上固定在楔塊上試塊試塊:EDM槽槽2 mm x 0.5 mma27a28F將兩種掃查結(jié)合起來可以得到獨(dú)特的視圖F使用Tomoview 軟件使設(shè)置更簡單a29a30 Mechanical Displacementc = velocity in materialFOCUS DEPTH (PULSER)DYNAMIC FOCUSING (RECEIVER)Beam displacement動(dòng)態(tài)深度聚焦（DDF） 在用一個(gè)脈沖檢測薄件時(shí)十分有效。 波束在返回時(shí)重新聚焦a31 標(biāo)準(zhǔn)的相控陣標(biāo)準(zhǔn)的相控陣動(dòng)態(tài)深度聚焦動(dòng)態(tài)深度聚焦DDF 在掃查時(shí)不斷為接收信號(hào)重新載入聚焦法則。 這一操作靠