相控陣超聲波檢測試塊的標準及分類
相控陣超聲波檢測隨著電子技術和計算機技術的不斷革新,已經(jīng)開始應用于工業(yè)無損檢測領域。近年來,得益于數(shù)字電子和數(shù)字信號處理(DSP)技術的推陳出新,相控陣超聲波技術在工業(yè)領域的應用發(fā)展尤為迅速。正如常規(guī)超聲檢測需要各種試塊一樣,相控陣超聲檢測也需要各種類型的試塊,其主要包括校準試塊、參考試塊和模擬試塊等。
相控陣超聲波檢測基本原理
相控陣超聲波檢測技術使用不同形狀的多陣元換能器產(chǎn)生和接收超聲波束,通過控制換能器陣列中各陣元發(fā)射(或接收)脈沖的延遲時間,改變聲波到達(或來自)物體內(nèi)某點的相位關系,來實現(xiàn)焦點和聲束方向的變化,從而實現(xiàn)超聲波的波束掃描、偏轉(zhuǎn)和聚焦;然后,采用機械掃描和電子掃描相結(jié)合的方法來實現(xiàn)圖像成像,目前使用最多的是一維線形陣列探頭,其壓電晶片沿直線排列,聚焦聲場為片狀,能夠得到缺欠的二維圖像,在工業(yè)中得到了廣泛應用。
相控陣超聲波檢測分類主要有:線性掃查、扇形掃查、深度聚焦等。
①線性掃查:在不同的時間激發(fā)不同的晶片組。對不同的晶片組而言,聚焦法則相同,高頻電脈沖多路傳輸從而形成電子掃查。
②扇形掃查:通過探頭的波束偏轉(zhuǎn)來控制。使用相同的晶片組,組內(nèi)不同晶片激發(fā)的時間不同,從而產(chǎn)生不同角度的波束偏轉(zhuǎn)。
③波束聚焦:需要采用對稱的聚焦法則,聚焦只能在近場,如果焦距選擇大于近場長度,將無聚焦效果。
相控陣超聲波試塊分類
為了保證檢測結(jié)果的準確性、再現(xiàn)性和重復性,與一般的測量過程一樣,需要用一個具有已知固定特性的試樣或試塊對檢測系統(tǒng)進行校準。試塊和設備、探頭一樣,是超聲檢測系統(tǒng)中的重要組成部分,其按一定用途設計并包含了具有簡單幾何形狀的人工反射體。
超聲檢測用試塊通常分為標準試塊(校準試塊),對比試塊(參考試塊)和模擬試塊(演示試塊)。標準試塊是指具有規(guī)定的化學成分、表面粗糙度、熱處理及幾何形狀的材料塊。其主要用于檢測系統(tǒng)性能的校準和評定。
參考試塊是指與被檢工件聲學性能相同或相似,含有意義明確參考反射體的試塊。其主要用于檢測系統(tǒng)的幅度和(或)時間分度的調(diào)節(jié),以將檢出的不連續(xù)信號與已知反射體所產(chǎn)生的信號相比較。模擬試塊是指材料、熱處理工藝以及加工工藝與被檢工件基本相同,含有加工工藝產(chǎn)生的特定缺欠的試塊。其主要用于評價檢測工藝的有效性和檢測結(jié)果的可靠性。
試塊基本要求
標準試塊由權威機構(gòu)制定,包括國際組織和國家相關機構(gòu)。標準試塊具有規(guī)定的材料、形式、表面狀態(tài)、幾何形狀與尺寸,具體要求由權威機構(gòu)統(tǒng)一規(guī)定或相關標準界定。試塊的平行度、垂直度、光潔度和尺寸精度都要符合一定的要求。標準試塊主要用于校準超聲波檢測設備,評定設備、探頭及其組合性能,也可用于調(diào)節(jié)儀器的參數(shù),如檢測靈敏度和檢測范圍。