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相控相控阵培培训课程程 相控阵工作原理1精选课件相控相控阵定定义F一种晶片的激发时间可以单独调节，以控制声束轴线和焦点等参数的换能器晶片阵列。2精选课件讨论提提纲F 相控阵能做什么？线形,扇形动态深度聚焦线形和 扇形的结合3精选课件 常常见的探的探头阵列几何外形列几何外形线形形阵1维 线形形阵2维 矩形矩形阵圆形形阵1维 环形形阵2维 扇形扇形阵4精选课件pgeHA探探头头参数：参数：频频率率 (f)(f)晶片数量晶片数量 (n)(n)晶片晶片阵阵列方向孔径列方向孔径 (A)(A)晶片加工方向晶片加工方向宽宽度度 (H)(H)单单个晶片个晶片宽宽度度 (e)(e)两个晶片中心之两个晶片中心之间间的的间间距距 (p)(p)相控相控阵探探头设计参数参数5精选课件F一个长方形晶片被切割成许多个小晶片，形成一维阵列探头，每个小晶片都可以单独激发。相控相控阵探探头设计参数参数6精选课件相控相控阵基基础7精选课件晶片数量：10 孔径：10 x 10mm波束聚焦波束聚焦晶片数量：16 孔径：16 x 10mm晶片数量：32 孔径：32 x 10mm8精选课件d波束形成与晶片波束波束形成与晶片波束宽度的关系度的关系A 点点A 可以因可以因为所有的波所有的波束都在晶片波束束都在晶片波束宽度内度内B点点B的效果不好因的效果不好因为波束波束超出了晶片的波束超出了晶片的波束宽度度9精选课件波束的波束的产生和聚焦生和聚焦用不同的延时激发晶片产生不同外形的波束这是一个纵波各个晶片延时相等10精选课件电子子扫查F探头不作任何机械移动，而波束沿晶片阵列方向作电子扫查。F通过对激活晶片组进行多路延时，使波束产生移动。F扫查宽度局限于:阵列中晶片的数量采集系统支持的通道数量激活晶片组11精选课件波束偏波束偏转对横波而言,延时参数是“倾斜的”如图所示。12精选课件波束偏波束偏转和聚焦和聚焦图中有阵列里的各个晶片;加在每个晶片上的延时;产生的波束在早期、中期和焦点处的形状。为了聚焦和倾斜,我们采用复合曲线和抛物线。13精选课件相控相控阵波束形成原理波束形成原理14精选课件F常规超声探头波束角度偏转(发射)根据惠更斯原理产生超声波束通过带角度楔块的延时使波束角度产生偏转CrystalWedgeMaterialExcitation pulseWave frontDelayLocationABCABC常常规超声波束形成超声波束形成F常规超声探头波束角度偏转(发射)根据惠更斯原理产生超声波束通过带角度楔块的延时使波束角度产生偏转15精选课件F常规超声探头波束角度偏转(接收)根据惠更斯原理在楔块中产生超声波束在超声波接收过程中带角度楔块提供延时使同相位信号在压电晶片上产生结构干涉。CrystalWedgeMaterialReceived signalDelayLocationABCABCS常常规超声波束形成超声波束形成16精选课件F相控阵探头波束偏转(发射)根据惠更斯原理在楔块中产生超声波束发射过程中通过软件施加精确延时产生带角度波束Wave frontTimeDelayElementFocal law相控相控阵波束形成波束形成17精选课件F相控阵波束形成(接收)接收过程中通过软件施加精确延时只有符合延时法则的信号保持同相位，并在合计后产生有效信号。S相控相控阵波束形成波束形成18精选课件相控阵信号处理概述 相控相控阵波束形成波束形成19精选课件电子子扫查F不依靠任何机械运动就将波束沿阵列的一个轴线移动的能力。F这种移动是靠晶片的时间多路传输技术实现的。F波束的移动取决于探头的几何外形 可能出现以下几种情况：线形扫查扇形扫查横向扫查以上扫查的组合20精选课件焊缝电子子扫查21精选课件相控相控阵焊缝串列串列扫查22精选课件扇形扇形(带方位角的方位角的)扫查扇形扇形扫查 不改不改变位置而改位置而改变入射角入射角 检测缺陷缺陷时很有用。很有用。23精选课件扇形扇形扫查F扇形扇形扫查可以不移可以不移动探探头就就检测整个待整个待检工件工件F检测表面复表面复杂或空或空间有限的情况下大有用武之地有限的情况下大有用武之地F一个相控一个相控阵探探头结合了合了宽波束探波束探头和多焦点探和多焦点探头的的优势24精选课件扇形扇形扫查图例例25精选课件扇形扇形扫查动画画扇形扫查对“难以接近”的复杂型面十分适合如，涡轮叶的根部检测26精选课件 涡轮焊接转子检测相控相控阵检测:30-60度的横波做扇形度的横波做扇形扫查步步进为1度度沿沿圆周周轴向做机械向做机械扫查相控相控阵探探头:5 MHz,16晶片晶片,16 mm x 16 mm固定在楔固定在楔块上上试块:EDM槽槽2 mm x 0.5 mm27精选课件叶片根部的扇形叶片根部的扇形扫查28精选课件扇形扇形扫查和和线形形扫查结合合F将两种扫查结合起来可以得到独特的视图F使用Tomoview 软件使设置更简单29精选课件电子子/扇形扇形扫查动画画30精选课件 动态深度聚焦示意图 动态深度聚焦（DDF）在用一个脉冲检测薄件时十分有效。波束在返回时重新聚焦31精选课件 动态深度聚焦深度聚焦 标准的相控准的相控阵动态深度聚焦深度聚焦DDF 在扫查时不断为接收信号重新载入聚焦法则。这一操作靠硬件完成,所以很快。现在用一个脉冲可以从0聚焦到100深度的地方。32精选课件动态深度聚焦深度聚焦动画画33精选课件相控相控阵 T.O.F.D.线形形扫查34精选课件相控相控阵的的优点点F检测复杂型面F检测速度快F检测灵活性更强F探头尺寸更小F检测难以接近的部位F由于以下因素可以节约系统成本:探头更少机械部分少35精选课件
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