超声相控阵声束控制特性分析

超声相控阵技术通过对超声阵列换能器中各阵元进行相位控制,获得灵活可控的合成波束,从而实现对整个检测对象的扫描。它具有可进行动态聚焦、可成像检测、可检测复杂形状物体等一些优点,近年来正成为国际无损检测领域的研究热点,并已经在医学和工业领域得到应用。在研究超声相控阵技术原理的基础上,建立了数字声束模型来分析线阵换能器参数对声束控制的影响,并用计算机软件进行仿真分析声束的偏转聚焦。通过这种方法,可以很清楚的了解超声相控阵声束控制特性。     

声束可视化在管节点焊缝超声检测中的应用

通过简化钢管几何结构,构建了管节点焊缝任意剖面的数学模型。利用几何声学原理和计算机模拟技术,绘制了焊接接头的剖面图和超声波的传播路径,实现了焊接接头声束覆盖模型的可视化,为制定超声相控阵检测工艺、设置设备检测参数和检验检测效果提供了技术支持和直观的图像显示。通过进行验证试验,结果表明:采用声束可视化及超声相控阵技术相结合的手段,可对管节点焊缝进行有效、快速及准确的检测。     

提高超声相控阵对裂纹端部衍射信号的分辨力

介绍用超声相控阵技术检测薄板焊缝时,通过短脉冲复合阵列探头的扇形扫描（S扫描）,借助于阵列窗孔的调节动态改变声束焦点位置,以此提高裂纹端部信号分辨力的有效途径,并给出了相控阵S扫描图形的各种示例,期望为国内推广该UT新技术提供借鉴。     

钢结构件焊接接头超声相控阵实际探伤条件的研讨

为提高大型钢结构件的大板梁所有焊接接头超声检测速度,采用相控阵UT以电子扫描技术取代常规UT中探头的机械移动。本文根据有关工业标准要求,通过校验试块的验证试验,探讨分析相控阵超声检测在这方面的实际有效探伤条件。试验表明：只要正确设定五参数（声束聚焦位置、同时激励的阵元数、有效探伤范围、脉冲重复频率及探伤数据压缩比）,可明显提高钢结构件焊接接头相控阵UT的检测效率。     

钢结构件焊接接头超声相控阵实际探伤条件的研讨

为提高对大型钢结构件的大板梁所有焊接接头的超声检测速度,采用相控阵UT,以电子扫描技术取代常规UT中探头的机械移动。根据有关工业标准要求,通过校验试块的验证试验,探讨分析相控阵超声检测的实际有效探伤条件。试验表明,只要五参数（声束聚焦位置、同时激励的阵元数、有效探伤范围、脉冲重复频率及探伤数据压缩比）正确设定,可明显提高钢结构件焊接接头相控阵UT的检测效率。     

超声相控阵技术（第三部分探头和超声声场）（续）

这是指可编程的、阵列对接收信息的实时响应,通过调节各阵元相关于时间的延迟线、增益及激励来实现（图33）。对相同的聚焦范围,DDF可替代多重聚焦法,以发射声束与接收阶段的各聚焦声束“相乘”。换言之,在信号返回相控阵探头时,DDF可动态地改变焦距。DDF可明显增大“场深”,提高信噪比。     

油罐焊缝缺陷的超声相控阵检测

超声相控阵技术作为新型的无损检测技术已应用于油罐缺陷检测领域。针对实际焊缝中可能存在的裂纹、气孔、未熔合和未焊透等缺陷,设计制作了包含不同缺陷的焊缝试块。通过设定超声相控阵的声束角度、焦距位置和焦点尺寸等参数,可清晰检测到焊缝内部缺陷,并能较准确地判断内部缺陷的位置和大小。但相控阵技术对被检件表面要求较高,且需要制作多种试块。     

核电混凝土相控阵超声检测的数值模拟分析

基于核电混凝土预设缺陷的相控阵超声检测试验,采用COMSOL软件进行模拟分析和模型的可靠性验证。采用验证后的模拟方法来研究不同相控阵阵列偏转角度和聚焦距离对超声检测的影响。结果表明,相控阵超声检测是一种有效的无损检测方法,COMSOL多物理场模拟软件能够正确模拟声束在缺陷混凝土中的传播规律;相控阵阵列采用不同的声束偏转角度和聚焦距离对检测结果有一定影响。该结论为混凝土检测用相控阵超声探头的工程设计提供了一定参考。     

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。     

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。     

小径薄壁管超声相控阵检测

叙述小径薄壁管焊缝超声检测应用现状和发展动向。采用相控阵技术,制定适当的扫查工艺,用声线示踪法,可显示法规提出的检测体积全覆盖的范围,也能校核检测角度适当与否。相控阵可使用S（扇形）扫描或E（电子）扫描,并使用多道扫描,完成小径管检验。关键项目是解决小径管的声束散焦、薄壁管中缺陷表征定量以及使用合适的扫查器。意在为国内推广应用该新技术并制定相应工业标准提供有用借鉴。     

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。     

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。     

超声相控阵角度偏转极限测试方法探讨

理论分析了ASTM E2491中对超声相控阵声束偏转极限角度的测试方法的实质,提出了相控阵声束偏转极限角度的声压下降的测试方法,并通过试验验证了所提方法的可行性,与理论吻合较好。     

EPR核电站主管道的超声相控阵检测

EPR(European Pressurized Reactor)核电站主管道是连接压水堆核电站主回路系统的重要组成部件,采用锻造奥氏体不锈钢窄间隙焊缝连接而成,奥氏体不锈钢管具有声学各向异性、晶粒粗大以及大壁厚的特点,为了提高主管道环焊缝超声检测的可靠性和检测效率,开展了主管道环焊缝超声相控阵检测技术的研究。使用专业声学仿真软件对相控阵探头产生的声束以及声束在奥氏体钢管内的传播进行了声场的仿真模拟,设置了超声相控阵探头参数和相控阵检测工艺参数,并在带有自然缺陷的模拟体试块上进行了试验。试验结果表明,所开发的相控阵超声检测工艺可有效检出验证试块中的缺陷,且缺陷定量分析结果满足规范要求。     

超声相控阵技术 第五部分——相控阵超声主要公式和基本参数

介绍与相控阵超声检测有关的一些主要公式和基本参数。理解这些公式和参数,对正确和灵活运用相控阵超声检测技术具有重要意义。对其中涉及聚焦律、扇形扫描范围、波型变换信号位置、增益损失、角度增益补偿、轴向和横向探头分辨力及声束特征等重要参数的公式,尤需融会贯通。为引出相控阵检测和缺陷定量公式,仍需从常规超声检测技术的概念公式起步,并需结合相控阵超声显示图谱特征比照分析。     

焊接接头的相控阵超声检测

相控阵超声检测技术通过控制探头中各芯片的激励和调节声束参数来进行检测,具有无需锯齿扫查,声束角度广,缺陷显示直观等特点。通过对含焊接缺陷试板的焊接接头进行相控阵超声检测,并与其他检测方法进行对比,综合分析了典型缺陷信号特性,为相控阵超声检测技术在焊接接头缺陷实际检测中的应用提供借鉴。     

管道环缝相控阵超声探伤技术的应用——国外超声检测动态

介绍20世纪末国外相控阵超声探伤瓣技术在管道环焊缝检测上的成功应用。通过多压电元件相控阵探头纵向电子扫描和对管子的周向机械扫查，可对管道环焊缝作快速检验，为保证相控阵探头在主要性上等效于普通斜探头，用聚苯乙烯作楔块材料，用高分子聚合物作换能器材料，并用曲面声透镜改善探头在管子轴向和周向的声束特性。     

超声相控阵声束角度的测定与确认

介绍了超声相控阵检测前的一般校准内容和步骤,介绍了超声相控阵实际声束角度的测量校准方法及其重要性,通过与法则模拟的角度相比较,评估检测系统的有效性和可靠性,并推荐出声束角度的校准时机和频率。     

相控阵超声检测系统特性评价的具体要求（一）

超声相控阵技术对缺陷的检出能力,对缺陷定位、定量、定性表征的准确性,相关于相控阵仪器和系统特性的综合功能。本文介绍ASMEBPVC（美国锅炉压力容器法规）最新版（2009增补）有关相控阵超声检测仪器和系统特性评价的具体要求,包括相控阵：（1）声柬轮廓的测定;（2）声柬变角范围的测定;（3）阵元激活性的测定;（4）聚焦能力的测定;（5）参数和数据显示的计算机控制;（6）探头楔块衰减和延迟补偿的评价：（7）仪器垂直线性和水平线性及动态范围的评价。期望为国内承压设备相控阵超声检测的有效应用和标准化,提供法定依据和有用借鉴。