加楔块超声相控阵的聚焦特性测试

ASTM E 2491—2008为相控阵设备的测试提供了指导性规定。根据该标准,在安装楔块的情况下测试相控阵系统的聚焦能力,确定激发晶片数、聚焦深度以及偏转角度对相控阵系统聚焦能力的影响。试验采用标准中规定的试块,试验激发的晶片数为8个、16个、32个,聚焦深度为10,50,100,150,200mm,声束偏转角度为35°,45°,60°,70°。通过试验发现加装楔块后,大部分的近场区都在楔块中,工件中的近场区很小。角度越小,工件中的近场区越大,随着角度的增大,聚焦能力变弱。随着聚焦晶片数量的增加,聚焦能力增强。随着聚焦深度的增加,焦点尺寸增大。越接近楔块物理主声束,分辨率越好。     

超声相控阵系统的聚焦特性研究

文章参照ASTM E2491—2008标准,通过试验测试相控阵探头在不加装楔块以及加装横波斜楔块两种情况下声束在工件中的聚焦特性以及偏转特性。试验变换了激发晶片数量、聚焦深度以及偏转角度等参数设置,研究了这些参数对声束聚焦特性和偏转特性的影响。结果发现,相控阵声束仅能在近场区内聚焦,ASTM E2491—2008标准对角度偏转极限测试实际表征的是某种情况下的角度分辨力。     

基于超声环阵相控阵的变孔径聚焦检测技术

超声相控阵检测技术在检测效率方面的优势,使其有望取代分区聚焦检测法而用于粉末高温合金盘件的缺陷检测。为了解决超声相控阵检测在焦点尺寸控制、灵敏度一致性和近表面分辨力等方面的问题,采用模拟试验和试验验证的手段研究粉末涡轮盘的超声相控阵检测技术,提出变孔径超声相控阵聚焦检测方法。结果表明:该方法可使检测灵敏度的一致性由5 dB优化至3 dB,近表面分辨力减小到3.2 mm;与传统的分区聚焦检测方法比较的结果表明,采用本方法具有与分区聚焦检测接近的缺陷检出能力,同时可将检测时间缩短至原来的1/4。     

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。     

碳纤维复合材料全聚焦3D相控阵超声检测

针对209P型转向架使用碳纤维复合材料的无损检测,采用全聚焦3 D相控阵超声检测技术进行试验研究.通过试验结果表明,全聚焦3D相控阵超声检测具有缺陷图像显示直观、缺陷定量准确等特点,能够实现对209P型转向架使用的碳纤维复合材料质量管控.全聚焦3D相控阵超声检测为碳纤维复合材料的检测提供了一种新思路和新途径,对复合材料...     

在役缆桩螺栓的相控阵超声全聚焦检测

制定了在役缆桩螺栓的相控阵超声全聚焦检测工艺,设计了检测工装及设备保护工装,利用全数据储存与分析方法,对在役缆桩螺栓进行检测与监控,为船舶系泊安全保驾护航。     

管道内检测的环形相控阵超声聚焦方法

针对管道内检测中相控阵超声聚焦的问题,分析了管道中环形相控阵超声辐射的超声波传播原理,建立了聚焦数学模型,计算了阵元间激励信号的延时;采用128阵元的换能器对直径为168 mm的管道进行试验,结果表明,环形相控阵超声的延时法则实现了不同工作阵元数量以及不同焦距条件时,声束在管壁中的聚焦.在工作区间内,一定数量的阵元可获...     

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。     

超声相控阵矩阵阵列三维合成聚焦成像方法

掌握缺陷的三维形态信息,会更利于无损评估,因此将合成聚焦二维成像方法扩展,初步探索了三维合成聚焦成像方法,以直观得到缺陷的超声三维成像.将该方法在MATLAB平台编程实现,然后通过超声相控阵矩阵探头采集到的完备集数据后处理进行了验证.结果表明,通过三维合成聚焦处理后,得到探头下方空间的超声成像的三维图像数据,然后在此基础上使用等值面法将缺陷的三维图像分割出来.该图像能够清晰反映出反射体的真实位置及空间分布;在超声探头没有机械移动扫描的前提下能够得到缺陷三维图像.对于探头移动空间受限的检测位置获取缺陷三维图像有一定的理论意义及实用价值.     

不同激活孔径和聚焦深度对相控阵超声横波检测灵敏度的影响

为探究相控阵超声检测过程中,激发晶片数、激活孔径和聚焦深度对检测灵敏度的影响,通过试验测定了3组激活孔径和不同聚焦深度下,一系列不同深度横通孔在55°横波下的检测灵敏度。研究了固定孔径条件下不同聚焦深度对灵敏度的影响以及固定孔深条件下不同激活孔径和聚焦深度与灵敏度的关系。试验结果表明,聚焦会提高焦点处的灵敏度,且大多数情况下有效晶片面积越大灵敏度越高,但越过焦点之后,相比未聚焦状态,灵敏度会下降得更快。因此在实际检测中,对不同的检测区域,应根据不同探头的声场能量分布选择合适的检测工艺,以得到更优化的检测效果。     

超声相控阵检测焊缝三维可视化

介绍超声相控阵扇形（S型）扫查法对焊缝实施全体积检测的优势：信号（色码幅度）实时显示,自动存储,特别是检测数据可三维（3D）显示,又可多视角观测,缺陷四定（定位、定性、定量、定级）更方便,符合国际权威法规ASME最新版（2011a）的有关要求。期盼UT人员能在日常焊缝检测中熟练运用相控阵三维可视化技术。     

薄板焊缝检测的超声相控阵楔块设计

针对薄板检测的特殊性,运用Snell公式等分析计算设计了一种超声相控阵斜探头楔块,并采用声场模拟以及实际检测方法验证了设计的楔块对于薄板搅拌摩擦焊缺陷的检测效果。结果表明,采用上述方法可以优化楔块设计,减少盲目性。按照设计结果加工的楔块对薄板具有良好的检测效果,可检测出3mm板中距离上表面1mm直径为0.3mm的侧孔。     

超声相控阵与全聚焦法成像特性比照评析

综述超声相控阵(PAUT)与全聚焦法(TFM)成像特性,给出了焊接试样缺陷显示实例.依据比照评析结果,提议:焊缝全覆盖检测宜用PAUT,重要缺陷区或关键区宜用TFM,以改善缺陷定量、表征结果.     

焊缝超声相控阵检测最新国际标准（续）

介绍焊缝相控阵超声检测（PAUT）最新国际标准ISO/DIS 13588：2010,该标准适用于半自动或全自动UT。重点内容：（1）检测等级;（2）试块制备;（3）设备校验;（4）工艺评定;（5）方法要领;（6）数据分析。强调扫查设置图（PS）的重要性和关键参数。意在通过比照ISO和ASTM、ASME相似标准,为国内制定自己的PAUT标准,提供借鉴。     

相控阵检测技术聚焦深度对检测结果的影响

超声相控阵聚焦能将超声能量聚焦于被检区域,使检测结果更加明显,但缺陷定量结果受相控阵仪器聚焦深度的设置影响较大。利用超声相控阵技术,通过真实深度聚焦模式对深度分别为4、9、13、18、23、29、35 mm的φ2 mm横通孔进行检测。结果表明：当聚焦深度与缺陷孔深相同时,孔深和孔径测量值误差可达最小值;在孔深前后大约5 mm范围内进行聚焦时,使用相控阵检测方法对缺陷的定位定量相对较为准确,可以将误差控制在1 mm内。     

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。     

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。