超聲相控陣技術(shù)原理
對(duì)于線性陣元排列組成的超聲相控陣探頭來(lái)說(shuō),給予各個(gè)陣元不同的延遲激勵(lì)就可以控制波束的偏轉(zhuǎn)和聚焦。
波束聚焦原理
使探頭發(fā)射的超聲束在一定深度范圍內(nèi)匯聚收斂稱(chēng)之為超聲聚焦。由于聲束的匯聚,使其穿透力和回波強(qiáng)度增強(qiáng),可以改善探測(cè)靈敏度,分辨力也將大大得到提高。
波束偏轉(zhuǎn)原理
在相控陣技術(shù)中就是利用波束的聚焦與偏轉(zhuǎn)來(lái)達(dá)到高速掃描的效果,波束偏轉(zhuǎn)的控制也是通過(guò)對(duì)各個(gè)陣元的激勵(lì)延遲時(shí)間控制得到的。如果使各個(gè)陣元的延遲時(shí)間成等差數(shù)列,即各個(gè)陣元的觸發(fā)脈沖序列是一個(gè)等差數(shù)列,此時(shí)相控陣探頭發(fā)出的超聲波束的合成波陣面法線與晶陣面成一個(gè)夾角,通過(guò)這種方式就可以實(shí)現(xiàn)波束的偏轉(zhuǎn)控制。
波束偏轉(zhuǎn)+聚焦原理
在相控陣技術(shù)中,為了提高檢測(cè)精度,在波束發(fā)射時(shí)不僅需要控制波束的偏轉(zhuǎn)而且還需要在控制波束偏轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上讓其在需要的深度聚焦,這就是所謂的波束偏轉(zhuǎn)+聚焦控制。在前面聚焦和偏轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上,對(duì)各個(gè)陣元的觸發(fā)脈沖時(shí)序進(jìn)行偏轉(zhuǎn)和聚焦延遲疊加,也即是波束偏轉(zhuǎn)的等差數(shù)列的延遲激勵(lì)和波束聚焦的二次曲線的延遲激勵(lì)進(jìn)行疊加,就可以實(shí)現(xiàn)波束偏轉(zhuǎn)+聚焦控制,以適應(yīng)實(shí)際的探傷要求。此時(shí)相控探頭發(fā)出的超聲波束的合成波陣面是一個(gè)曲面,不僅實(shí)現(xiàn)了聚焦,而且具有一定的方向性。由此可見(jiàn),在相控陣技術(shù)中,關(guān)鍵點(diǎn)就是對(duì)各個(gè)陣元延遲時(shí)間的控制。
相控接收原理
相控接收是指對(duì)反射回來(lái)的超聲波進(jìn)行接收,對(duì)于 A 超而言,由于超聲波垂直發(fā)射,垂直接收,因此只需要在直接接收完成以后按照一定的規(guī)律進(jìn)行數(shù)據(jù)提取就可以了。但是對(duì)于相控陣技術(shù)而言,它的難點(diǎn)就是在于相控陣接收回波的合成與相位補(bǔ)償。因?yàn)閷?duì)于相控發(fā)射而言它采用固定焦點(diǎn)法,一次發(fā)射只是一個(gè)偏轉(zhuǎn)角度,而且在要求深度處聚焦,但是接收信號(hào)的時(shí)候處處都是焦點(diǎn),對(duì)于只接收一個(gè)點(diǎn)來(lái)說(shuō),相控接收是相控聚焦的解焦。假設(shè)存在 7 個(gè)陣元,目標(biāo)點(diǎn)到陣元面的距離為 F,位于陣元面的法線方向上,從而到達(dá)各個(gè)陣元的時(shí)間以陣元 4 為軸對(duì)稱(chēng)。對(duì)于目標(biāo)點(diǎn)反射回來(lái)的回波,各個(gè)陣元進(jìn)行接收,由于延遲時(shí)間不同,因此存在相位差,必須相位補(bǔ)償后才能合成為一個(gè)回波點(diǎn)。





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