超声环形相控阵换能器在锻件探伤中的应用

扼要介绍超声相控阵技术的发展及原理。着重介绍10A16E32环形相控阵换能器的原理、聚焦特性及其在航空锻件水浸超声波探伤中的应用。对比试验和应用实例表明，环形相控阵检测速度快、灵敏度高、有效探伤深度范围大。     

基于FPGA的超声相控阵波束合成技术

数字波束合成技术是相控阵超声检测相对于其它超声检测所特有的,也是整个信号接收处理系统的核心技术。通过设计基于可编程现场门阵列（FPGA）的各个模块,充分利用FPGA的优点,实现了精确延时和快速加权求和。从而可以对回波信号在不同方向和深度进行动态聚焦,很好地实现了波束的数字合成。     

基于PMN-PT单晶材料的医用超声相控阵换能器设计

单晶PMN-PT(铌镁钛酸铅)可有效提高超声换能器的灵敏度和带宽等性能.介绍了一款基于PMN-PT单晶材料的医用超声相控阵换能器,该换能器选用PMN-32％PT(001方向)单晶材料,采用两匹配层结构进行设计.在该基础上制作样品,并对其进行回波信号测试分析.结果表明,所研制的超声换能器中心频率约为2.6 MHz,-6 ...     

相控阵声束焦距及换能器孔径综合优化的实验研究

相控阵声束的聚焦受换能器频率、孔径、阵元尺寸、焦距以及扫查角度等诸多参数的影响,且各参数之间具有复杂的相互关联和制约关系。本文基于相控阵超声声束形成及聚焦原理,采用60阵元线型阵列换能器,通过实验方式研究了声束聚焦对成像质量的影响。在焦距为5mm-80mm和换能器孔径为5mm-30mm的范围内,分别测定了两参数匹配方式不同时,DB-H1标准试块上3横通孔的A扫描回波幅度。通过分析二者的最佳匹配方式证明了参数优化的必要性,研究结果对相控阵超声检测的工程应用具有重要参考价值。     

超声相控阵技术的仿真试验

超声相控阵技术是一种先进的超声无损检测技术。超声相控阵技术通过对超声阵列换能器中各阵元进行精确延时控制,获得灵活可控的合成波束,并可随意控制聚焦点的位置。利用仿真相控阵合成聚焦技术的方法,搭建了一个16阵元、超声信号发射、接收和处理试验系统。利用该系统对缺陷试块进行了检测试验,试验结果与实际试块缺陷情况吻合。通过对试块缺陷的检测试验,对比聚焦与不聚焦的检测效果,证明了相控阵合成聚焦技术可以极大地提高检测的信噪比和灵敏度,验证了相控阵聚焦可以提高检测能力。     

火车车轮轮辋超声相控阵检测

采用某超声相控阵检测设备对火车车轮轮辋做检测,检测结果表明相控阵设备具有灵敏度高、覆盖范围广、能多角度检测、曲线显示直观等优点。对超声相控阵检测同仁有一定借鉴意义。     

超声相控阵技术第一部分基本概念

超声相控阵技术是当今工业无损检测极富挑战力的一项新技术。本篇概述有关超声相控阵的基本原理和相控阵时间延迟的基本概念。     

基于等声程聚焦算法的超声相控阵检测技术

超声相控阵技术通过对超声阵列换能器各阵元进行相位控制,能获得灵活可控的合成波束,进行动态聚焦、成像检测,能够提高检测灵敏度、分辨力和信噪比。在研究超声相控阵换能器声场的偏转和聚焦特性基础上,基于ASTM推荐试块与试验标准E2491—06,设计了等声程聚焦模型,并给出了扇形偏转非聚焦以及扇形偏转等声程聚焦的检测成像结果。试验结果表明,等声程聚焦算法有效地检出了材料中的缺陷,具有很好的分辨率和信噪比,能够比较真实地反映材料内部缺陷的相对位置和大小。     

超声相控阵缺陷评判分析

超声相控阵技术的缺陷分析及评判是超声相控阵技术应用的关键点。本文介绍了超声相控阵图像显示缺陷的特点,分析了不同相控阵扫描模式缺陷显示特征以及能够得到的缺陷数据信息,介绍了目前国内外超声相控阵技术缺陷评判标准的现状,重点分析了使用超声相控阵技术评判缺陷的局限性以及需要注意的细节,提出了弥补超声相控阵技术局限性的思路。     

超声相控阵成像方法研究

通过动态光弹法观察超声相控阵发射信号在固体中的传播特性,来确定超声回波信号同相位叠加积分路径。利用荷兰试块对以上方法进行验证,对获取的22路A扫描超声信号进行处理,以缺陷或试件边界处为虚拟焦点,逐点扫描。根据合成信号幅值不同,反映在图像上的灰度不同,实现B扫描成像,初步证明了该方法的可行性。     

超声相控线阵探头线列参数对波束指向性的影响

在超声相控阵检测过程中,为消除栅瓣,降低旁瓣,减小主瓣角宽度,通过仿真的方法系统地讨论了超声相控线阵探头的阵元数、阵元间距、偏转角度和阵元宽度对指向性和声场的影响。得到了线列参数与指向性的关系,为超声相控线阵探头的设计优化提供了依据。     

焊缝超声相控阵检测北美标准动态

对世界承压设备焊接接头无损检测具有重要影响的一些典型北美规范标准,如ASME(美机械工程师学会)、API(美石油学会)和AWS(美焊接学会)等,均已认可了相控阵超声检测的应用。ASTM(美材料试验学会)还有单独的完整的相控阵系统特性校验和检测方法标准。本文即概述有关法规标准要求,以为国内相控阵现场操作和标准、工艺制定提供有用借鉴。     

焊缝超声相控阵扇形扫查的覆盖范围

介绍用超声波相控阵对焊接接头作编码线扫查时,以声线示踪表示声束覆盖范围的建模原理。模拟了多种壁厚的多种焊接结构,包括V型坡口单面焊、X型坡口双面焊和T型接头组合焊等。对壁厚在10mm以下的薄壁对接焊缝,单次扇形（S）扫查,声束即能覆盖整个被检焊缝;但对中厚壁和厚壁焊缝以及更为复杂的结构,则需要作多次扇形扫查。因焊接结构很多,相控阵UT并无单一定规,这里给出一些建模施探导则。     

优化设计数学模型的处理与再设计

本文先分析了优化设计数学模型可能存在的各种问题,进而提出了解决问题的方法,以此来对数学模型进行再设计,有利于提高优化计算的效率,使优化设计得以顺利进行。     

超声相控阵系统中高精度相控发射和相控信号并行处理的实现

为了实现超声相控阵系统中换能器各阵元发射和接收相位的精确控制以及多路相控回波信号的实时处理,提出了一种基于FPGA的高精度相控发射和相控信号并行处理的实现方式。分析结果表明,拥有高速计数器以及丰富高速I/O引脚和DSP硬核资源的FPGA,特别适合相控阵系统的实现;采用FPGA中的高速计数器来实现高精度相控发射,可获得高达2ns的延时精度,采用FPGA中的高速I/O引脚以及DSP硬核资源,可实现16路回波信号的全并行信号处理,并且可以利用首先2 ns插值、然后10 ns延时补偿的方法来实现高精度相控接收。实测结果表明,该实现方式可以较好地对钢管的缺陷进行实时和清晰的扫描成像。     

焊缝超声检测相控阵参数与缺陷显示的相关性

探讨焊缝超声相控阵检测探头参数和仪器参数对缺陷检测图像显示的影响,指出相控阵参数的选择应以获得最小声束焦点为目标,其中声束发射窗口和频率是最关键的参数。要进行高质量的相控阵检测,必须掌握相控阵参数选择与缺陷图像显示的相关性。     

无楔块条件下超声相控阵的聚焦特性测试

ASTM E2491—2008《相控阵超声波检查仪和系统工作特性评定指南》标准为相控阵设备的测试提供了指导性规定。文章根据ASTM E2491—2008标准,在无楔块情况下测试相控阵系统的聚焦能力,确定激发晶片数、聚焦深度等因素对系统聚焦能力的影响。试验采用标准规定的试块,试验激发的晶片数量为8,16和32个,设置的聚焦深度为10,30,50,100,150以及200mm。通过试验发现,在近场区内有明显的聚焦现象,而在近场区以外则无法聚焦;随着激发晶片数量的增加,相控阵系统的聚焦能力也随着增强;在近场区中,随着相控阵聚焦深度的增加,焦点尺寸逐渐增大。     

承插焊接接头超声相控阵检测技术

针对承插焊接接头内部缺陷无法检测的难题,研制了人工模拟裂纹试块,制定了相控阵检测工艺,并分析了相控阵的检测结果,评述了相控阵检测该类结构的优势及其应用前景。     

相控阵超声检测国际动态

超声相控阵具有探头阵元激励（振幅和延时）由计算机控制,声束参数如角度、焦距和焦点等可通过软件调整的种种优点。本文介绍超声相控阵技术在工业上的应用类别和实例动态,包括航空航天、核电设备、承压设备在制在用检测,强调其对复杂几何形状或可接近性受限工件检测的适应性及对缺陷定量表征的优越性。也介绍了作为应用依据的有关标准动态,及法规对相控阵操作演示的立项要求,旨在为国内推广该新技术提供借鉴。     

相控阵超声检测国际动态

相控阵超声（UT）有探头阵元激励（振幅和延时）由计算机控制,声柬参数如角度、焦距和焦点等可通过软件调整的种种优点。介绍了超声相控阵技术在工业上的应用类别和实例动态,包括航空航天、核电设备、承压设备在制在用检测,具有对复杂几何形状或可接近性受限工件检测的适应性,对缺陷定量表征的优越性。也介绍了相控阵应用的有关标准动态及法规对相控阵操作演示的立项要求,旨在为国内推广该新技术提供借鉴。