第八講 新技術(shù) 8.1 鋼軌焊縫相控陣超聲檢測技術(shù)課件講解

鋼軌焊縫相控陣超聲檢測技術(shù)目錄相控陣超聲檢測技術(shù)特點(diǎn)1相控陣超聲基本原理2相控陣超聲基本概念3相控陣探頭楔塊4鋼軌焊縫相控陣超聲檢測技術(shù)特點(diǎn)01鋼軌焊縫相控陣超聲檢測技術(shù)特點(diǎn)1采用相控陣超聲檢測技術(shù)，配套專業(yè)檢測工藝對鋼軌焊縫進(jìn)行檢測，有效提高檢測效率，提升傷損檢出率，減少探傷掃查及傷損判別時人為因素的影響。2檢測效率：不需要復(fù)雜的掃查裝置、不需要更換探頭、不移動探頭即可實(shí)現(xiàn)形狀復(fù)雜工件所關(guān)心區(qū)域的檢測高檢出率：多方向多角度聲束掃描，不同方位及取向的缺陷均能有效檢出內(nèi)置鋼軌焊縫B型圖像，輔助檢測與缺陷識別，傷損判別直觀、準(zhǔn)確、快速相控陣超聲基本原理022.1相控陣超聲相控陣超聲技術(shù)超聲相控陣使用“超聲”技術(shù)，即基本原理都是繞不開超聲的基本原理，特別是脈沖反射法檢測是超聲相控陣最常用的檢測方法。所以如果對于一個工件，無論使用何種常規(guī)超聲檢測技術(shù)，從原理上講都無法檢測的時候，那相控陣也極可能無能為力，所以相控陣技術(shù)不是“神”，它也有脆弱的一面；2.1相控陣超聲相控陣超聲技術(shù)超聲相控陣“相控”，即需要通過對每個晶片的激發(fā)時間和激發(fā)次序的變化，來控制最終合成聲束的方向和聚焦等特性。請注意，可以控制每個晶片的激發(fā)時間和激發(fā)次序是相控陣的核心價值；2.1相控陣超聲相控陣超聲技術(shù)超聲相控陣“陣”，即陣列，多晶片排列是超聲相控陣的另一大特點(diǎn)，即通過多晶片的排列組合來得到更大的覆蓋面積和更多可能的變化。2.1相控陣超聲相控陣超聲技術(shù)2.1相控陣超聲相控陣超聲技術(shù)2.2相控陣聲束的聚焦和偏轉(zhuǎn)超聲相控陣技術(shù)就是通過相控陣儀器控制多晶片的相控陣探頭中晶片的激發(fā)時間和激發(fā)次序的變化，以實(shí)現(xiàn)聲束的偏轉(zhuǎn)和聚焦等相控陣特有的性能。2.2相控陣聲束的聚焦和偏轉(zhuǎn)通過探頭晶片的延時控制，超聲波傳播的波束能量聚集在一點(diǎn)。聚焦通過探頭晶片的延時控制，超聲波傳播的波陣面沿特定角度傳播。偏轉(zhuǎn)將聚焦和偏轉(zhuǎn)法則組合可實(shí)現(xiàn)不同角度不同深度的聚焦和偏轉(zhuǎn)掃描。聚焦+偏轉(zhuǎn)相控陣超聲基本概念033.1通道XX:YYY=同時可激發(fā)的最大晶片數(shù):總共可以激發(fā)的最大晶片數(shù)，以“16:64通道”為例來說，其中的“16”即同時可以激發(fā)的最多晶片數(shù)量，而“64”指總共可以激發(fā)的最多晶片數(shù)量。3.2聚焦法則通過控制激發(fā)晶片數(shù)量，以及施加到每個晶片上的發(fā)射和接收延時，實(shí)現(xiàn)波束的偏轉(zhuǎn)和聚焦的算法或相應(yīng)程序。相控陣不同激發(fā)延時等效于不同形式的常規(guī)探頭（直探頭、斜探頭），而當(dāng)相控陣的激發(fā)晶片數(shù)量不同時，則可以等效于不同尺寸的常規(guī)探頭。扇掃的聚焦法則數(shù)量=（最大角度-最小角度）/角度步距+13.3扇掃描也稱為變角度掃描，一般以軟件方式實(shí)現(xiàn)，用一定的延時法則，激發(fā)相控陣探頭中的部分相鄰或全部晶片，使激發(fā)晶片組形成的聲束在設(shè)定的角度范圍內(nèi)以一定的步進(jìn)值進(jìn)行連續(xù)角度變換，其數(shù)據(jù)顯示為每一個角度的波束A掃描圖像通過延遲和角度校正形成的2D圖像3.3扇掃描相控陣扇形掃描扇形掃查(S-Scan)：用特定的聚焦法則激發(fā)相控陣探頭中的部分相鄰或全部晶片，使激發(fā)晶片組形成的聲束在設(shè)定的角度范圍內(nèi)以一定的步進(jìn)值變換角度掃過扇形區(qū)域。角度范圍：β=β1-β2聲束總數(shù)：N角度步進(jìn)：θ=β/(N-1)

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23.3扇掃描相控陣探頭型號：2.5L16-1.0x10-C31-P-110-2.0-P2頻率線陣陣元數(shù)陣元中心距陣元長度C31：C-探頭類別：C線陣；31-外殼型號；P-線外皮PVC；110-線容量；2.0-線長度；P2-連接器型號相控陣探頭楔塊04相控陣探頭楔塊相控陣焊縫檢測要用到楔塊主要作用有兩個輔助角度偏轉(zhuǎn)保護(hù)探頭相控陣探頭楔塊相控陣能夠通過電子激發(fā)順序和延遲進(jìn)行角度偏轉(zhuǎn)，但它偏轉(zhuǎn)后的能量是隨著角度的增加而下降的。也就是說，在偏轉(zhuǎn)到一定程度的時候（比如70度以上），它雖然可以得到這樣的聲束，但其聲束能量已經(jīng)非常弱了，此時如果用這樣一組聲束進(jìn)行實(shí)際的工件檢測，則得到的信噪比會很差。所以在相控陣焊縫檢測里面同樣會需要使用楔塊來進(jìn)行“輔助”角度偏轉(zhuǎn)。相控陣探頭楔塊軌頭單1檢測通道利用一次波檢測除近表面外的軌頭中部及下部區(qū)域，如a虛線框區(qū)域。檢測時，探頭放置在軌頭踏面距離焊縫中心線45mm的位置，如圖b所示。a檢測區(qū)域b探頭位置c掃查示意圖軌腰單檢測通道利用一次波檢測軌腰及軌底三角區(qū)，如圖a所示虛線框區(qū)域，同時該區(qū)域也是儀器扇掃圖像觀測區(qū)域。檢測時，探頭位置放置在軌頭踏面距離焊縫中心線150mm位置，如圖b所示。相控陣探頭楔塊a檢測區(qū)域b探頭位置c掃查示意圖軌底單1檢測通道利用一次及二次波覆蓋檢測軌底角區(qū)域，如圖a所示虛線框區(qū)域，同時該區(qū)域也是儀器顯示扇掃圖像觀測區(qū)域。檢測時，探頭位置放置在軌底斜面距離焊縫中心線40mm位置，如圖b所示相控陣探頭楔塊a檢測區(qū)域b探頭位置c掃查示意圖相控陣探頭楔塊提供直觀的焊縫坡口圖示輔助檢測與缺陷判讀。軌頭掃查圖像缺陷位于焊縫的位置一目了然，缺陷的位置/大小/幅度可直觀顯示。相控陣探頭楔塊無傷