按照超声信号的显示方式,可将超声检测方法分为A型显示和超声成像方法。
1. A型显示
A型显示是一种波形显示,是将超声信号的幅度和传播时间的关系以直角坐标的形式显示出来,横坐标代表声波的传播时间,纵坐标代表信号幅度。
A型显示基本的一种信号显示方式,使用A型显示的脉冲反射法是目前用的更多的一种超声检测方法。
2. 超声成像方法
超声成像就是采用超声波获得物体可见图像的方法,又称为超声扫描成像技术。由于声波可以穿透很多不透光的物体,故利用声波可以获得这些物体内部结构声学特性的信息,超声成像技术将这些信息变成人眼可见的图像,即可以获得不透光物体内部声学特性分布的图像。
超声相控阵检测是一种典型运用超声成像方法的检测技术,它的基本思想来自于雷达电磁波相控阵技术。相控阵雷达是由许多辐射单元排成阵列组成,通过控制阵列天线中各单元的幅度和相位,调整电磁波的辐射方向,在一定空间范围内合成灵活快速的聚焦扫描的雷达波束。
阵元发射出的声束在工件中遇到缺陷会反射回来,而处于聚焦区域的缺陷会形成振幅较大的反射波波阵面。由于探头阵元排列的空间位置不同,缺陷的反射回波到达各阵元的时间也会不同。延迟器按照接收聚焦法则计算各阵元的接收延迟,依次对每个阵元的回波信号进行叠加,反馈至信号接收模块。
超声相控阵进行工作时主要有三种扫描方式,分别为:线性扫描、扇形扫描和动态深度扫描。
线性扫描:线性扫描又称电子扫查。扫描时先将探头阵元分为数量相同的若干小组,由延迟器传输的触发脉冲分别依次激发各小组阵元,检测声场在空间中以恒定角度对探头长度方向进行扫查检测。线性扫查检测前须要设定好阵元数、聚焦深度。
扇形扫描:扇形扫描即S扫描,在设定深度上,相控阵探头按聚焦法则分别计算每个偏转角度得聚焦延迟,激发时以从左至右的顺序分别激发,形成一定范围内的扇形扫查。扫查时须要设置扇扫范围、角度间隔和聚焦深度。
动态深度扫描:动态深度扫描又称动态深度聚焦,超声声束沿阵元中轴线,对不同深度的焦点进行扫描。分为发射动态深度聚焦和接收动态深度聚焦:发射动态聚焦即在发射时以不同聚焦深度延迟对探头进行分别激发,声束焦点在空间中深度方向延伸;接收动态聚焦在发射时使用单个聚焦脉冲,通过接收时不同深度接收延迟对回波脉冲重新聚焦。
超声相控阵显著的特点是可以灵活、便捷而有效地控制声束形状,大大的提高了检测效率。由于探头中阵元由计算机控制,其声束角度、焦柱位置、焦点尺寸及位置在一定范围内连续、动态可调;而且探头内可快速平移声束。因此,与传统超声检测技术相比,超声相控阵可以不移动探头或尽量少移动探头可扫查厚大工件和形状复杂工件的各个区域,成为解决可达性差和空间限制问题的有效手段。而且,相控阵探头由多个晶片同时聚焦,聚焦区能量远大于普通单晶聚焦探头,具有更高的检测灵敏度和分辨力。超声相控阵通常不需要复杂的扫查装置,不需更换探头就可实现整个体积或区域的多角度、多方向扫查。
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