相控陣探頭有著各種尺寸、形狀、頻率及晶片數(shù)量,所有這些探頭的共同特點(diǎn)是都裝有一個(gè)被分割成若干段的壓電晶片。用于工業(yè)NDT的現(xiàn)代相控陣探頭一般由壓電復(fù)合材料構(gòu)建,具體地說(shuō)就是許多細(xì)小、極薄的壓電陶瓷棒被嵌在聚合物矩陣中。雖然制造這種探頭會(huì)復(fù)雜一些,但是與在其它方面設(shè)計(jì)相似的壓電陶瓷探頭相比,這種復(fù)合材料探頭在一般情況下可提供的靈敏度會(huì)高出10dB到30dB。分成小段的金屬鍍層用于將條狀的復(fù)合材料分割成若干可單獨(dú)接收電子脈沖激勵(lì)的晶片個(gè)體。這個(gè)被分割成小段的晶片被裝入探頭組合件中。探頭組合件包含一個(gè)保護(hù)性匹配層、一個(gè)背襯層、線纜連接器以及一個(gè)外殼。一般大多數(shù)相控陣探頭使用的頻率可根據(jù)被檢測(cè)工件的需求而定制。福建高溫相控陣探頭
相控陣探頭根據(jù)以下基本參數(shù)從功能上被分成不同的類(lèi)別:類(lèi)型:大多數(shù)相控陣探頭屬于角度聲束類(lèi)型,與塑料楔塊、平直塑料靴(即零度楔塊)或延遲塊一起使用。此外,還有直接接觸式探頭和水浸式探頭。相控陣探頭的頻率:超聲缺陷探測(cè)一般使用2MHz到10MHz之間的頻率,因此大多數(shù)相控陣探頭都屬于這個(gè)頻率范圍。此外,還有頻率更低或更高的探頭。使用常規(guī)探頭,穿透性能會(huì)隨著頻率的降低而增加,而分辨率及聚焦銳利度會(huì)隨著頻率的升高而增強(qiáng)。晶片尺寸:隨著晶片寬度的減小,聲束電子偏轉(zhuǎn)的性能會(huì)增強(qiáng),但是要覆蓋大區(qū)域就需要有更多的晶片,因此費(fèi)用也會(huì)增加。江蘇汽車(chē)檢測(cè)相控陣探頭購(gòu)買(mǎi)相控陣探頭的類(lèi)型有直接接觸式探頭和水浸式探頭。
柔性相控陣探頭:柔性相控陣探頭可分為一維柔性相控陣探頭和二維柔性相控陣探頭。一維柔性相控陣探頭通過(guò)機(jī)械裝置將探頭內(nèi)各個(gè)晶片壓在工件表面,利用工件輪廓測(cè)量?jī)x測(cè)出表面形狀,隨后根據(jù)計(jì)算機(jī)對(duì)該輪廓的延時(shí)律算法進(jìn)行實(shí)時(shí)處理;二維柔性相控陣探頭是在二維矩陣的表面涂抹一層柔軟的彈性樹(shù)脂,彈性樹(shù)脂能與工件表面緊密貼合,從而實(shí)現(xiàn)三維成像。柔性相控陣探頭主要應(yīng)用于輪廓不規(guī)則工件的檢測(cè)中,如航天航空領(lǐng)域飛機(jī)機(jī)翼和機(jī)身復(fù)合板,承壓設(shè)備領(lǐng)域壓力管道的內(nèi)外壁、彎頭、三通等的檢測(cè)。其比較適宜大厚度工件的檢測(cè)。超聲換能器單元以陣列形式安置于柔性層介質(zhì)中或表面,而構(gòu)成柔性超聲換能器陣列,因柔性超聲換能器陣列能夠貼合各種具有不同形狀的工件表面,從而提高了檢測(cè)效率,避免了因表面不規(guī)則引起聲束扭曲、靈敏度下降等問(wèn)題發(fā)生。
相控陣探頭的應(yīng)用方法有哪些?管材檢測(cè):管材缺陷大多同管子軸線相平行,因此,管材的超聲波相控陣檢測(cè)以沿管子外徑作周向掃查的斜角檢測(cè)為主。目前,進(jìn)出口無(wú)縫鋼管超聲波相控陣檢驗(yàn)主要采用直接接觸法和水浸法。水浸法:探頭發(fā)射的超聲波相控陣經(jīng)過(guò)一段液體后再進(jìn)入試件的檢測(cè)方法稱(chēng)為液浸法,通常采用水浸法。水浸法便于提高掃查速度,縮短檢驗(yàn)試件,特別是中小口徑的無(wú)縫鋼管,要對(duì)全長(zhǎng)全周進(jìn)行掃查,水浸法特別有利。通常采用單探頭縱波水浸法檢測(cè)縱向分層。檢測(cè)前確定好入射角,計(jì)算好折射角,并選擇合適的偏心距。為控制折射角的擴(kuò)散,通常采用聚焦探頭。水浸法在工廠在線檢驗(yàn)中應(yīng)用普遍,在實(shí)際檢驗(yàn)檢疫過(guò)程中由于受條件制約,應(yīng)用得比較少。相控陣探頭與壓電陶瓷探頭相比,在一般情況下可提供的靈敏度會(huì)高出10dB到30dB。
凹面線性相控陣探頭是一種重要的相控陣探頭陣列,在實(shí)際應(yīng)用中往往會(huì)起到很好的探測(cè)效果,如棒材(或管材)質(zhì)量的在線檢測(cè)問(wèn)題,常規(guī)的超聲檢測(cè)方法需要超聲波相控陣探頭或棒材不斷地旋轉(zhuǎn),而采用凹面的相控陣探頭,通過(guò)陣元之間的不同組合使聲束快速地旋轉(zhuǎn)并查掃到各個(gè)部位。目前,上已有利用凹面相控陣探頭對(duì)棒材檢測(cè)的商業(yè)儀器,主要采取線性查掃和扇形查掃的方式來(lái)確定是否存在缺陷。利用凹面線陣,對(duì)棒材(或管材)檢測(cè)時(shí)具有更好的聚焦效果。超聲相控陣檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)在于,通過(guò)軟件還可控制聚焦聲束的角度、聚焦距離以及焦點(diǎn)大小,同時(shí)由于掃描的聲束是聚焦產(chǎn)生的,所以能夠檢測(cè)到分散在不同角度的裂紋,而且能夠在相控陣探頭不移動(dòng)或少移動(dòng)情況下進(jìn)行快速掃查,提高檢測(cè)速度。相控陣探頭產(chǎn)生的振動(dòng)即為聲波。福建高溫相控陣探頭
用戶對(duì)相控陣探頭的類(lèi)型選擇需要考慮到被測(cè)材料的表面粗糙度。福建高溫相控陣探頭
不同陣列排布方式的相控陣探頭:相控陣按陣列形式通??煞譃榫€形、矩陣形、環(huán)形和扇形。相控陣探頭有多種不同的陣列排布形式,其類(lèi)型按陣元排列方式可分為:一維線陣、二維矩陣、環(huán)形陣、扇形陣、凹面陣、凸面陣、雙線型陣等。不同的陣列排布方式將會(huì)產(chǎn)生不同的聲場(chǎng)特性,使相控陣能應(yīng)用于不同工況下的檢測(cè)。20世紀(jì)60年代,相控陣的研究主要局限于實(shí)驗(yàn)室;60年代末70年代初,醫(yī)學(xué)物理學(xué)者將該技術(shù)用于醫(yī)學(xué)人體超聲成像中。2000年后,隨著壓電復(fù)合材料、納秒級(jí)脈沖信號(hào)控制、數(shù)據(jù)處理分析、軟件技術(shù)和計(jì)算機(jī)模擬等多種技術(shù)在超聲相控陣成像領(lǐng)域中的綜合應(yīng)用,超聲相控陣檢測(cè)技術(shù)得以迅速發(fā)展,并逐步應(yīng)用于工業(yè)無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域。福建高溫相控陣探頭
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