小径管对接焊接接头的相控阵超声检测
小径管对接焊接接头的相控阵超声检测
摘要：对小径管对接焊接接头中的裂缝、密集气孔、未焊透等缺陷进行相控阵超声波检测和射线检测，通过将两者的检测结果进行分析和比较，对两者的检测效果进行评价。本文主要是对相控阵超声波检测手段的优势和其在小管径检测中的应用进行了一定的分析，旨在推动相控阵超声波检测技术的广泛应用。
关键词：小径管对接焊接；接头；相控阵超声检测
引言
相控阵超声检测可以获取实时的检测结果，能够对工件的缺陷进行多种方式的扫描，是一种可以记录的无损检测方式。相控阵超声检测的主要优势就是声束角度和聚焦深度精确可控，声束可达性强，检测精度高，缺陷显示直观，检测速度快，是具有较高可靠性的检测技术，在工业领域有着颇为广泛的应用。笔者对小径管对接焊接接头中的缺陷进行了相控阵超声波检测，并且与射线检测结果进行了一定的比较分析。
一、相控阵超声检测技术
（一）相控阵超声检测技术的原理
相控阵超声检测方法主要是通过对换能器阵列中的单个阵元进行分别控制，以特定的时序法则进行激发和接收，进而实现声束在工件中的偏转和聚焦。采用自聚焦传感器能进一步增强聚焦能力和分辨力，有效的改善了小径管中波型畸变和杂波干扰的情况。
（二）试样管的焊制
小径管的试样管采用的是与广东省某电厂机组锅炉受热面管同规格同材质的管件，其中对接接头存在着一定的裂纹、未熔合、密集气孔有缺陷等问题，具体的示意图可以如下图1所示，焊接的方法主要是钨极氩弧焊。
图1 焊接接头简图
（三）相控阵检测系统
1、相控阵检测仪器
本次研究主要采用的仪器是phascan 32/128相控阵检测仪，Cobra16阵元自聚焦传感器，一次性激发16阵元。
2、相控阵检测探头和楔块
对于相控阵超声探头来说，它主要是阵列探头，在进行现场检测的时候要根据小径管的尺寸来对探头和楔块的型号和大小进行选择。一般来说，探头在进行使用的过程中，因为小径管的曲率过大，要将其和探头之间的耦合损失降低，就需要使用能够与小径管进行紧密切合的楔块，选择曲率相近的曲面。
（四）声束覆盖范围设置
在对小径管焊缝进行相控阵超声扇形扫查的时候，要对探头前沿到焊缝中心线的距离进行正确的选择，要保证在进行扇形扫查的时候大角度声束能够对焊缝的下面部分进行覆盖，小角度声束可以覆盖到焊缝的上面部分，进而达到对焊接接头的全面检测，避免出现遗漏。在对小径管对接接头进行检测的时候，还可以通过使用专业的软件来对声束覆盖范围进行模拟，然后对的不同角度的波束覆盖情况的进行模拟现实，通过这样的模拟结果可以找到适当的探头前沿距离和波束角度范围等等。
（五）相控阵检测校准设置
使用相控阵进行超声检测的常规步骤
使用相控阵 进行超声检测的常规步骤 2006.5.1 制作者：马克.戴维斯 美国无损检测学会超声三级 奥林巴斯无损检测
免责条款 使用这个程序之前仔细阅读下面的内容，你确信可以接受下面所有的条款和条件。 1．这个程序没有进行任何形式的授权，提供给客户的仅仅是一个最基本的原理，使用此程序的全部风险和后果由消费者和最终用户承担，奥林巴斯无损检测和戴维斯不能做出明确的和含蓄的保证，但是不包括商业上的承诺，要尊重此程序。 2．无论使用这个程序所产生的任何直接的、间接的和附带的损害结果，奥林巴斯无损检测和戴维斯不承担任何责任，包括商业利益的损失、商业中断、商业信息的丢失等等，在这个程序派生出来的其他技术，在这个协议之外或者不能使用这个程序，奥林巴斯已经考虑到这个损害的可能性。
目录 1.0 目的 2.0 范围 3.0 参考书目 4.0 超声相控阵检测设备 5.0 相控阵设备的线性 6.0 相控阵探头可操作确认 7.0 相控阵系统校准 8.0 表面处理 9.0 扫查覆盖和扫查方法 10.0 记录评价标准和波幅判断 11.0 检测后的清理 12.0 文件 附录1 相控阵术语学 附录2 相控阵内不可用晶片的评价指导方针附录3 超声信号的缺陷定性 附录4 相控阵确定缺陷的尺寸
1.0目的 1.1这个程序提供了手动和带编码器的相控阵检测焊缝和母材的 必要条件。 1.2这个程序也对相控阵的以下几个方面很有用 1.2.1 探测 1.2.2 定性 1.2.3 缺陷长度 1.2.4 缺陷位置：距离上表面或者下表面 1.2.5 缺陷尺寸：向内表面或者外表面延伸的连接裂纹 2.0 应用范围 2.1 此程序可以用于一般的相控阵检测，也可以用于炭钢和不锈钢的焊缝和母材的检测 2.2 这个程序可应用在0.5到1英寸的厚度上，为了和程序保持一致，有效的范围要乘以0.5到1.5倍（举个例子：最小的尺寸是0.25英寸，和最小的一样最大的尺寸是1 .5英寸）。 2.3 当需要一个标准的时候，此程序的设计论证了奥林巴斯无损检测相控阵系统Omniscan是符合美国机械工程师协会的标准。 2.4 使用Omniscan 相控阵系统做一个标准的测试演示实例。 2.5 针对产品外形和材料的特殊要求，设计一个大概的相控阵检测计划。 3.0 参考书目 3.1美国机械工程师协会，锅炉和压力容器标准，第四章第五节，
超声相控阵检测教材超声相控阵技术
第三章超声相控阵技术 3.1 相控阵的概念 3.1.1相控阵超声成像 超声检测时，如需要对物体内某一区域进行成像，必须进行声束扫描。相控阵成像是通过控制阵列换能器中各个阵元激励（或接收）脉冲的时间延迟，改变由各阵元发射（或接收）声波到达（或来自）物体内某点时的相位关系，实现聚焦点和声束方位的变化，从而完成相控阵波束合成，形成成像扫描线的技术，如图3-1所示。 图3-1 相控阵超声聚焦和偏转
3.2 相控阵工作原理 相控阵超声成像系统中的数字控制技术主要是指波束的时空控制，采用先进的计算机技术，对发射/接收状态的相控波束进行精确的相位控制，以获得最佳的波束特性。这些关键数字技术有相控延时、动态聚焦、动态孔径、动态变迹、编码发射、声束形成等。 3.2.1相位延时 相控阵超声成像系统使用阵列换能器，并通过调整各阵元发射/接收信号的相位延迟（phase delay），可以控制合成波阵面的曲率、指向、孔径等，达到波束聚焦、偏转、波束形成等多种相控效果，形成清晰的成像。可以说，相位延时（又称相控延时）是相控阵技术的核心，是多种相控效果的基础。 相位延时的精度和分辨率对波束特性的影响很大。就波束的旁瓣声压而言，文献研究表明，延时量化误差产生离散的误差旁瓣，从而降低图像的动态范围。其均方根（RMS）延时量化误差与旁瓣幅值之比为 （式3-1） 式中，； N-----阵元数目； μ----中心频率所对应一个周期与最小量化延时之比。 图3-2示出了延时量化误差引起的旁瓣随N、μ变化的关系曲线。早期的超声成像设备如医用B超中，由LC网络组成多抽头延迟线直接对模拟信号进行延迟，用电子开关来分段切换以获得不同的延迟量。这种延迟方式有两大缺点：①延迟量不能精细可调，只能实现分段聚焦，当聚焦点很多时需要庞大的LC网络和电子开关矩阵；②由于是模拟延迟方式，电气参数难以未定，延时量会发生温漂、时漂、波形容易被噪声干扰。
超声相控阵检测系统
超声相控阵检测系统
超声相控阵检测系统 摘要：在无损检测领域里，超声检测凭借可靠、安全、经济的优势，得到了越来越广泛的应用。超声相控阵系统由于具有独特的线性扫查、动态聚焦、扇形扫描的特点，成为近几年超声检测领域里的一个研究热点。本文介绍了超声相控阵的发展、在工业领域中的应用以及国内外现状。简述了超声相控阵系统工作原理、主要特点及相控阵系统的探头、超声发射接收电路、超声成像部分。说明了超声相控阵的研究在无损检测领域里具有广阔的应用前景。 关键词：无损检测；超声相控阵；相控阵探头；超声成像 Ultrasonic phased array testing system Liu Shengchun （College of information and communication Engineering, Harbin Engineering University, Harbin, Heilongjiang 150001, China） Abstract:In non-destructive detecting field, depending on the superiorities of credibility, security and economy, ultrasonic detecting is getting more and more broad application. Ultrasonic phased array system which has characteristics of linearity scanning , dynamic focus and sector scanning, is becoming a hot research in the ultrasonic detecting field in recent years.This paper introduce the development, status quo of ultrasonic phased array, and its application in industry. Briefly describe its work principle, main characteristic and phased array system including probe,ultrasonic transmitting and receiving circuit and ultrasonic imaging. It illuminates that there is a wide application foreground of ultrasonic phased array's research in non-destructive detecting field. Key words:Non-destructive defecting;Ultrasonic phased array;Phased array probe;Ultrasonic imaging 1 引言 超声相控阵技术已有40多年的发展历史，初期，由于系统的复杂
无损检测新技术-超声波相控阵检测技术简介
无损检测新技术-超声波相控阵检测技术简介 夏纪真 无损检测资讯网 https://www.360docs.net/doc/24913165.html, 广州市番禺区南村镇恒生花园14梯701 邮编：511442 摘要：本文简单介绍了超声波相控阵检测技术的基本原理、应用与局限性 关键词：无损检测超声检测相控阵 1 超声波相控阵检测技术的基本原理 超声波相控阵检测技术是一种新型的特殊超声波检测技术，类似相控阵雷达、声纳和其他波动物理学应用，依据惠更斯（Huyghens-Fresnel）原理：波动场的任何一个波阵面等同于一个次级波源；次级波场可以通过该波阵面上各点产生的球面子波叠加干涉计算得到。 并显示保真的（或几何校正的）回波图像，所生成材料内部结构的图像类似于医用超声波图像。 常规的超声波检测技术通常采用一个压电晶片来产生超声波，一个压电晶片只能产生一个固定的声束，其波束的传递是预先设计选定的，并且不能变更。 超声波相控阵检测技术的关键是采用了全新的发生与接收超声波的方法，采用许多精密复杂的、极小尺寸的、相互独立的压电晶片阵列（例如36、64甚至多达128个晶片组装在一个探头壳体内）来产生和接收超声波束，通过功能强大的软件和电子方法控制压电晶片阵列各个激发高频脉冲的相位和时序，使其在被检测材料中产生相互干涉叠加产生可控制形状的超声场，从而得到预先希望的波阵面、波束入射角度和焦点位置。因此，超声波相控阵检测技术实质上是利用相位可控的换能器阵列来实现的。超声波相控阵激发的超声波进入材料后，仍然遵循超声波在材料中的传播规律。因此，对于常规超声波检测应用的频率、聚焦的焦点尺寸、聚焦长度、入射角、回波幅度与定位等等，超声波相控阵也是同样应用的。 超声波相控阵探头的每个压电晶片都可以独立接受信号控制（脉冲和时间变化），通过软件控制，在不同的时间内相继激发阵列探头中的各个单元，由于激发顺序不同，各个晶片激发的波有先后，这些波的叠加形成新的波前，因此可以将超声波的波前聚焦并控制到一个特定的方向，可以以不同角度辐射超声波束，可以实现同一个探头在不同深度聚焦（电子动态聚焦）。此外，从电子技术上为阵列确定相位顺序和相继激发的速度可以使固定在一个位置上的探头发出的超声波束在被检工件中动态地“扫描”或“扫调”通过一个选定的波束角范围或者一个检测的区域，而不需要对探头进行人工操作。相控阵探头的关键特性包括：电子焦距长度调整、电子线性扫描和电子波束控制/偏角。 图1示出了超声波相控阵换能器实现电子聚焦和波束偏转的原理示意图。 图1超声波相控阵换能器实现电子聚焦和波束偏转的原理示意图超声波相控阵换能器的晶片不同组合构成不同的相控阵列，目前主要有三种阵列类型：线形阵列（晶片成间隔状直线形分布在探头中）、面形（二维矩阵）阵列和圆（环）形阵列，
超声相控阵检测教材-第三章-超声相控阵技术
第三章超声相控阵技术 3.1相控阵的概念 3.1.1相控阵超声成像 超声检测时，如需要对物体内某一区域进行成像， 必须进行声束扫描。相控阵成像是通 过控制阵列换能器中各个阵元激励（或接收）脉冲的时间延迟，改变由各阵元发射（或接收） 声波到达（或来自）物体内某点时的相位关系，实现聚焦点和声束方位的变化，从而完成相 控阵波束合成，形成成像扫描线的技术，如图 3-1所示。 图3-1 相控阵超声聚焦和偏转
3.2相控阵工作原理 相控阵超声成像系统中的数字控制技术主要是指波束的时空控制， 采用先进的计算机技 术，对发射/接收状态的相控波束进行精确的相位控制，以获得最佳的波束特性。这些关键 数字技术有相控延时、动态聚焦、动态孔径、动态变迹、编码发射、声束形成等。 3.2.1相位延时 相控阵超声成像系统使用阵列换能器，并通过调整各阵元发射 /接收信号的相位延迟 （phase delay ）,可以控制合成波阵面的曲率、指向、孔径等，达到波束聚焦、偏转、波束 形成等多种相控效果，形成清晰的成像。可以说，相位延时（又称相控延时）是相控阵技术 的核心，是多种相控效果的基础。 相位延时的精度和分辨率对波束特性的影响很大。 就波束的旁瓣声压而言， 文献研究表 明，延时量化误差产生离散的误差旁瓣，从而降低图像的动态范围。其均方根（ ,r . / \ 诙爲 式中， 一-—— N-----阵元数目； 尸--中心频率所对应一个周期与最小量化延时之比。 图3-2示出了延时量化误差引起的旁瓣随 N 、□变化的关系曲线。早期的超声成像设备 如医用B 超中，由LC 网络组成多抽头延迟线直接对模拟信号进行延迟， 用电子开关来分段 切换以获得不同的延迟量。这种延迟方式有两大缺点：①延迟量不能精细可调，只能实现分 段聚焦，当聚焦点很多时需要庞大的 LC 网络和电子开关矩阵；②由于是模拟延迟方式，电 气参数难以未定，延时量会发生温漂、时漂、波形容易被噪声干扰。 RMS ）延 （式 3-1）
小径管对接焊接接头的相控阵超声检测
小径管对接焊接接头的相控阵超声检测 摘要：对小径管对接焊接接头中的裂缝、密集气孔、未焊透等缺陷进行相控阵超声波检测和射线检测，通过将两者的检测结果进行分析和比较，对两者的检测效果进行评价。本文主要是对相控阵超声波检测手段的优势和其在小管径检测中的应用进行了一定的分析，旨在推动相控阵超声波检测技术的广泛应用。 关键词：小径管对接焊接；接头；相控阵超声检测 引言 相控阵超声检测可以获取实时的检测结果，能够对工件的缺陷进行多种方式的扫描，是一种可以记录的无损检测方式。相控阵超声检测的主要优势就是声束角度和聚焦深度精确可控，声束可达性强，检测精度高，缺陷显示直观，检测速度快，是具有较高可靠性的检测技术，在工业领域有着颇为广泛的应用。笔者对小径管对接焊接接头中的缺陷进行了相控阵超声波检测，并且与射线检测结果进行了一定的比较分析。 一、相控阵超声检测技术 （一）相控阵超声检测技术的原理 相控阵超声检测方法主要是通过对换能器阵列中的单个阵元进行分别控制，以特定的时序法则进行激发和接收，进而实现声束在工件中的偏转和聚焦。采用自聚焦传感器能进一步增强聚焦能力和分辨力，有效的改善了小径管中波型畸变和杂波干扰的情况。 （二）试样管的焊制 小径管的试样管采用的是与广东省某电厂机组锅炉受热面管同规格同材质的管件，其中对接接头存在着一定的裂纹、未熔合、密集气孔有缺陷等问题，具体的示意图可以如下图1所示，焊接的方法主要是钨极氩弧焊。 图1 焊接接头简图 （三）相控阵检测系统 1、相控阵检测仪器 本次研究主要采用的仪器是phascan 32/128相控阵检测仪，Cobra16阵元自聚焦传感器，一次性激发16阵元。 2、相控阵检测探头和楔块 对于相控阵超声探头来说，它主要是阵列探头，在进行现场检测的时候要根据小径管的尺寸来对探头和楔块的型号和大小进行选择。一般来说，探头在进行使用的过程中，因为小径管的曲率过大，要将其和探头之间的耦合损失降低，就需要使用能够与小径管进行紧密切合的楔块，选择曲率相近的曲面。 （四）声束覆盖范围设置 在对小径管焊缝进行相控阵超声扇形扫查的时候，要对探头前沿到焊缝中心线的距离进行正确的选择，要保证在进行扇形扫查的时候大角度声束能够对焊缝的下面部分进行覆盖，小角度声束可以覆盖到焊缝的上面部分，进而达到对焊接接头的全面检测，避免出现遗漏。在对小径管对接接头进行检测的时候，还可以通过使用专业的软件来对声束覆盖范围进行模拟，然后对的不同角度的波束覆盖情况的进行模拟现实，通过这样的模拟结果可以找到适当的探头前沿距离和波束角度范围等等。 （五）相控阵检测校准设置
相控阵超声新技术在电站设备无损检测中的实践思路探索(正式版)
文件编号：TP-AR-L2243 In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives. （示范文本） 编订：_______________ 审核：_______________ 单位：_______________ 相控阵超声新技术在电站设备无损检测中的实践思路探索(正式版)
相控阵超声新技术在电站设备无损 检测中的实践思路探索(正式版) 使用注意：该安全管理资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。 超声相控阵检测技术20世纪60年代就已经出 现，被应用于医疗领域。但是由于固体中波动传播复 杂性、系统复杂性和成本费用高等因素存在，限制了 超声相控阵检测技术在无损检测中的运用。而电子技 术和计算机技术以及压电复合材料等高新技术被广泛 综合应用，促进了超声相控阵技术发展，并且渐渐应 用到工业无损检测中。 现代技术飞速发展，带动了很多高新技术在超声 相控阵技术中被综合应用，从而降低了相控阵系统复 杂性与制作费用[1]
。而且相控阵技术具有比传统超声波检测更加明显的优势，使得超声相控阵检测技术被广泛应用于工业无损检测领域，并且日渐得到人们重视，迎来了很大的发展空间。 超声相控阵检测技术 超声相控阵检测技术建立在惠更斯原理上，其探头由许多个晶片组成。要应用时，则需要按照相关规则以及时序激活探头中一组或全部晶片，其中相控阵仪器的控制能力与检测需要决定着晶片激活数量。晶片被激活后，发出的超声波即为次波。每一个晶片的次波会彼此干涉，形成新波阵面并传播开来，从而形成超声波束检测工件。 无损检测技术 无损检测就是在不损坏被检测设备的基础上，根据物理特性将被检对象的内外部缺陷的位置、形状、
超声相控阵相关知识
相控阵的概念起源于雷达天线电磁波技术，超声相控阵最早仅用于医疗领 域。近年来，随着微电子、计算机等新技术的快速发展，超声相控阵逐渐被应用 于工业无损检测领域。 超声相控阵通过各阵元发出声束的有序叠加可以灵活地生成偏转及聚焦声 束，不需更换探头即可完成对关心区域的高分辨率检测，且其特有的线性扫查、 扇形扫查、动态聚焦等工作方式可在不移动或少移动探头的情况下对零件进行高效率检测。因此，较传统的单晶片超声检测，超声相控阵的声束更灵活、检测速度更快、分辨率更高、更适用于形状复杂的零部件检测。 超声相控阵探头是将若干个独立的压电晶片按照一定的排列组合成一个阵 列，通过控制压电晶片的激励顺序及延时，来实现声束的偏转以及聚焦。 超声相控阵是基于Huygens-Fresnel原理，由各个阵元发出的超声波经过干涉形成预期的声束。以同一频率的脉冲激发各个阵元，并对各个阵元的激发时间施加一定的延迟，于是各阵元的发射声波产生了相位差，从而影响干涉结果，即可以形成偏转及聚焦声束。各阵元的激发延时一般被称为聚焦法则或延时法则。
&恤I hit IJI Itic fuiniiiiion of beam 聚焦点 崖焦百虫形處示豈 (b*i l he torm&twri of tu^using buMi 图2超声相控阵偏转疑聚焦声束的形成 与传统单晶片换能器的超声检测不同，超声相控阵不同的阵元组合与不同的聚焦法则相结合，形成了3种特有的工作方式，即线性扫查，扇形扫查和动态聚焦。 线性扫查 线性扫查，又称为电子扫查，具体步骤为: 1）假设相控阵阵元总数为N，令其中相邻的n（ 1v* N）个阵元为一组，对每一组阵元施加相同的聚焦法则 2）以设定的聚焦法则激发第一组阵元； 3）沿阵列长度方向向前移动一个步进值（一般为一个阵元晶片），以同样的 聚 焦法则激发第2组阵元。以此类推，直至最后一个阵元。一般将上述的一组阵元称 为一个序列。这样扫查完成后会得到N-n+1个序列回波信号，在不移动探头 的情况下就可以检测到较大区域。线性扫查的示意图如图3（ a）所示
全自动相控阵超声检测技术dzlt_4
全自动相控阵超声检测技术 及在环焊缝检测中的应用 江苏徐州东方工程检测公司曹健 摘要：全自动相控阵超声检测系统是在断裂力学(ECA)的基础上，采用区域划分法,将焊缝分成垂直方向上的若干个区，再由电子系统控制相控阵探头对其进行分区扫查。检测结果以双门带状图的形式显示，在辅以TOFD(衍射时差法)和Ｂ扫描功能，对焊缝进行分析、判断。全自动相控阵超声仪在国外已被广泛应用于管道环焊缝的检测。 主题词：全自动超声波区域划分法相控阵带状显示TOFD 全自动超声波在国外已被大量应用于长输管线的环焊缝检测,且越来越成为一种趋势。与传统手动超声检测和射线检测相比，其在检测速度、缺陷定量准确性、减少环境污染、降低作业强度等方面有着明显的优越。加拿大R/D Tech公司生产的Pipe WIZARD相控阵超声检测系统是专用于长输管线环焊缝的检测设备。该系统由数据采集单元、脉冲发生单元、电机驱动单元、相控阵探头、工业计算机、显示器等组成。系统在Windows NT界面下运行Pipe WIZARD操作软件，完成对焊缝的线性扫查、实时显示、结果评判。对其基本原理，笔者根据自己在实际工作中的体会和经验在此作一简单介绍。 本文使用的焊缝参数如下。坡口形式CRC；壁厚Ｔ＝16.4mm；焊接方法：全自动焊接。 一、基本原理 1．区域划分法 采用全自动超声检测的关键是“区域划分法”。根据壁厚、坡口形式、填充次数将焊缝分成几个垂直的区。每个分区的高度一般为1－3mm，每个区都由一组独立的晶片进行扫查（这种分区的扫查被称为Ａ扫）。检测主声束的角度按照主要缺陷的方向来设定（在自动焊中主要是未熔合，即将波束尽量垂直于熔合线）。Ａ扫采用聚焦声束进行扫查，焦点尺寸一般为2mm或更小。它们可以有效的检测各自的区域，而且临近区域反射体上的重叠最小。每个分区以焊缝中心线为界，分为上游、下游两个通道，其检测结果在带状图上以相对应的通道显示出。图1.1为CRC坡口、壁厚为14.6mm焊缝的区域划分图。从根部依次为：根焊区、钝边区（LCP）、热焊1区、热焊2区、热焊3区、填充1区、填区2区、填充3区。
TOFD与超声波相控阵检测技术特点比较
TOFD与超声波相控阵检测技术特点比较TOFD方法具有超声成像技术，它通过采用一发一收探头布置，然后要求相应的探头入射点间距离，在平板对接焊缝、环焊缝方面具有很大的优势，下面是小编搜集的一篇探究TOFD与超声波相控阵检测技术特点的论文范文，欢迎阅读查看。目前我国无损检领域应用最广泛的是TOFD技术，业界人士已经普遍认可了TOFD技术，这项技术在我国的工业领域已经有了数不胜数的成功案例。21世纪初，我国引入了Isonic系列便携式超声波成像检测系统(以色列的IsonotronNDT公司出品)，经由一系列的实际的对比以及验证加之不断改进和创新了的扫查器系统，TOFD技术被更多的应用到各工业现场检测中。TOFD方法具有超声成像技术，它通过采用一发一收探头布置，然后要求相应的探头入射点间距离，在平板对接焊缝、环焊缝及直径大于500mm的纵缝中厚板检测方面具有很大的优势，但是该技术也存在一些弊端，比如对于复杂几何形状的结构件、焊缝检测盲区等束手无策。到目前为止超声相控阵技术已经在我国发展了20年，在早期主要应用在医疗领域，利用该技术可以在实际的医学超声成像中对被检器官进行成像，有益于医学的不断发展和进步，但是由于很多客观因素的限制，比如系统的复杂性、固体中波动传播的复杂性及成本费用高等，使得该技术的应用面受限。在这种情况下，在超声相控阵成像领域应用压电复合材料、数据处理分析等高新技术是大势所趋，未来超声相控阵检测技术一定会得到更加广泛的应用。超声相控阵是采用多晶片控制声束聚焦技术，探头可以在同一位置实现很大声
束及角度范围内的电子扫查，适用于复杂几何形状结构件的检测。 下面对TOFD和相控阵的检测技术做简要对比。 1、TOFD的技术特点 1.1 TOFD的优点 TOFD技术不仅具有很强的缺陷检出能力，还具有很高的缺陷定量精度，除此之外还具有很高的时效性和安全性，可永久保存其检测数据。 ①效率高：该技术只需要做线性扫查就可以对焊缝完成扫查，很大程度上扩大了单组探头检测对焊缝的覆盖范围大，远远超过了传统的检测方法。 ②灵敏度高：由于该技术的衍射波信号具有很高的灵敏度，很大程度上保证了检出率。 ③精度高：利用衍射时差计算方法，缺陷的高度可以得到精确的计算。 ④影响小：该技术不会因焊缝结构或缺陷的方向性就左右最后的检测结果，其检测结果具有很高的稳定性，几乎不受其他因素的影响。 ⑤漏检少：衍射波具有高灵敏度，通过图像记录完整检测数据，重复性好。 ⑥数据全：检测结果的时效性很强，并且相关数据和资料会以存盘、打印出来等形式永久的保留下来，以便随时进行分析处理。 ⑦更安全：采用该技术不会对相关人员造成人身伤害。
基于超声波相控阵无损检测技术在小口径无缝钢管上的应用研究
基于超声波相控阵无损检测技术在小口径无缝钢管上的应 用研究 摘 要：本文介绍了超声波相控阵技术原理，分析该 技术的独特优势对小口径无缝钢管的检测更具针对性，可以 明显提高缺陷检出率与检测速度。重点研究 89 机组在线 2# 线美国GE 公司生产的ROWA240-6WT PAT 型相控阵超声波钢 管自动分层测厚系统在小口径无缝钢管检测上的应用。 关键词： 超声波相控阵； 分层；测厚；小口径无缝钢管； 探伤 0. 概述 超声波相控阵检测技术的应用始于 20 世纪 60 年代，目 前已广泛应用于医学超声成像领域。由于该系统复杂且制作 成本高，因而在工业无损检测方面的应用受到限制。 近年来， 超声相控阵技术以其灵活的声束偏转及聚焦性能越来越引 起人们的重视。由于压电复合材料、纳秒级脉冲信号控制、 数据处理分析、软件技术及计算机模拟等多种高新技术在超 声相控阵成像领域中的综合应用，使得超声波相控阵技术得 到快速发展，逐渐应用于工业无损检测。 1. ROWA240-6WT PAT 型GE 相控阵超声波钢管自动分层 中图分类 口 号： TB559 文献标识码： A
测厚设备简介 89机组在线2#线管体超声分层测厚设备是美国 GE 公司 生产的ROWA240-6WT PAT 型相控阵超声波钢管自动分层测 厚系统。本套设备包含测厚分层检测主机、主机进 /出平台、 中心线导向装置、 6 组相控阵探头、前端电子、后端电子、 供水系统、导套及橡胶密封、控制系统等。 1.1 探头布置及主要参数 1.1.1 探头布置 该系统共有 6 个相控阵探头阵列，成环状布置，分为 2 列， 2 列的探头交错布置。探头阵列其布置如图 1 所示。 1.1.2 探头阵列主要参数 晶片组成，每个晶片尺寸为1.15 X 12.5mm 。每个虚拟探头最 多由 16个晶片组成， 每个虚拟探头的最大重复频率为 1.2 检测能力 检测外径： 32mm ?115mm 壁厚范围： 3mm ?16mm 壁厚静态测量精度：± 0.03mm 壁厚动态测量精度：± 0.05mm 壁厚减薄： 25mm （L ）X 25mm （W ）X 12.5%WT （D ） 夹层缺陷：①6.3mm 平底孔，当壁厚大于等于 6mm 时， 夹层缺陷深度介于1/4?1/2壁厚深度，夹层最小深度为2mm 。 探头阵列含 6 组相控阵探头，每个相控阵探头由 126 个 20kHz 。
超声波相控阵技术在无损检测中的应用
超声波相控阵技术在无损检测中的应用 早在1959 年，Tom Brown和Hughes在Kelvin注册了一项超声波环形动态聚焦探头的专利技术，后来这项技术称为相控阵。 在上世纪60年代，关于超声波相控阵的研究主要局限于实验室；60年代末70年代初期，医学研究者已将相控阵技术成功运用到人体超声成像方面。然而超声相控阵技术在工业方面的应用发展缓慢，主要是因为相控阵系统复杂而当时的计算机能力弱，缺乏对多晶片探头进行快速激发以及无法对扫查产生的大量数据文件进行处理的能力；另一个原因就是仪器费用高昂，很少有公司愿意在这方面花费巨额费用。 随着计算机技术的快速发展，相控阵系统的复杂性和费用都大为降低。且相控阵技术相对于普通超声波检测有着明显的优势，令相控阵超声检测技术在工业领域逐渐兴起。已在多种材料的检测上进行了应用并取得了较满意的检测结果。 1 原理简介 相控阵超声波检测技术基于惠更斯原理，所用探头由多个晶片组成，应用时按照一定的规则和时序对探头中的一组或者全部晶片进行激活（晶片的激活数量取决于相控阵仪器控制能力和检测需要）,每个激活晶片发出的超声波为次波，次波相互干涉，形成所需的新的波阵面传播开去成为超声波束对工件进行检测。 对于相控阵检测仪器而言，基本上由两部分组成，一部分是普通的超声波检测部分，一部分是相控阵部分，其中普通的超声部分负
责发出压电脉冲信号，并对相控阵返回的信号进行显示处理；相控阵部分将压电脉冲信号根据预置规则进行不同的延时施加到要被激活的晶片上，从而产生出不同的波束，见图1。 对晶片进行激活时所遵循的规则（即进行何种方式的延时的触发）称之为聚焦法则（focal law），不同的延时能发射出不同的超声波束，使超声波束具有相应的波形。并且聚焦在不同的深度（根据干涉原理仅能在近场区范围内聚焦），线性扫查无需聚焦。在一次扫查过程中，可以设置多组聚焦法则，也就是说可以设置多组波束进行扫查，提高扫查效率和保证扫查部位。这也是相控阵的一个显著优点。 比较明显的优势是检测数据完整，可通过对原生数据进行成像来分析工件内部缺陷，定位定量准确，定性方面降低了对人员经验的依赖性，降低了人为因素的误差。另一方面相控阵利用时分复用技术
最新超声相控阵检测
超声相控阵检测 自20世纪90年代以来，超声相控阵检测成像技术已逐渐应用于欧美等国家的工业无损检测。 目前，国内对超声相控阵成像技术的研究主要集中在医学超声相控阵领域，而超声相控阵技术在工业无损检测领域的研究还处于探索阶段。第二章超声相控阵技术的基本原理2.1 超声相控阵换能器的原理 超声相控阵换能器的设计基于惠更斯原理。 换能器由阵列中多个相互独立的压电晶片组成，每个晶片称为一个单元，每个单元由电子系统按照一定的规则和时序控制和激励，使阵列中每个单元发出的超声波叠加形成新的波前。 类似地，在接收反射波的过程中，接收单元根据一定的规则和时序被控制来接收和合成信号，然后以适当的形式显示合成结果。，，5，什么是相控阵系统？，6，2.3 超声相控阵检测技术的特点 (1)产生可控的束角和聚焦深度(2)高速、,可以对试件进行全方位和多角度检测 (3)不要移动探头或尽可能少地移动探头(4)。通常，不需要复杂的扫描设备和探针(5)的替换。通过优化焦距、焦距和声束方向的控制，在分辨率、信噪比、缺陷检测率等方面具有一定的优势。第二章超声相控阵技术的基本原理，第7章，超声相控阵系统的硬件组成，3.1
超声相控阵系统的组成，第2章第8节 超声相控阵技术的基本原理，2.2 相位控制和光束聚焦的目的是控制φ1和φ2，使δφ= 0。，9，第三章 超声相控阵系统的硬件组成，3.2 阵列探头的类型 根据压电元件阵列特性，3.2.1，第3章，第10节 超声相控阵系统的硬件组成，3.2 阵列探头的类型 3.2.2 根据数组元素排列，第3章第11节 超声相控阵系统的硬件组成，3.2 阵列探头的类型 3.2.3 根据使用方法和目的 分为线阵列探头、相控阵探头 有三种类型的头和凸阵列探头。 3.2.3.1 线阵列探针，第3章，第12节 超声相控阵系统的硬件组成，3.2.3.2相控阵探头，13，第3章超声相控阵系统的硬件组成，3.2.3.3凸阵探头，14、超声相控阵系统的工作原理，15、超声相控阵系统的B扫描显示，电子
圆钢相控阵超声波检测系统简介及调试体会
2 圆钢相控阵超声波检测系统简介及调试体会 摘要：超声相控阵技术已有近20 多年的发展历史。初期主要应用于医疗领域，最初系统的复杂性、固体中波动传播的复杂性及成本费用高等原因使其在工业无损检测中的应用受限。然而随着电子技术和计算机技术的快速发展超声相控阵技术逐渐应用于工业无损检测特别是在核工业及航空工业等领域。近几年超声相控阵技术以其快速、灵活可进行复杂检测，阵列尺寸小，用电子扫查代替机械扫查，由于其采用浮动探头检测系统，既减少了磨损，又增加了系统的可靠性，增强了方向难以辨别的缺陷可检测性。因此，相控阵超声波技术被广泛应用与钢材检测。本文主要介绍加拿大Olympus NDT公司相控阵超声波探伤设备功能及考核验收简介。关键词：相控阵、探头、聚焦 相控阵技术是近几年发展的一项新的技术，最开始引进我国是在90年代后期，西气东输的管道检测上使用较多，随着钢铁行业的不断发展，先后在国内如大钢、石钢等钢厂分别引进。该技术用水耦合，信噪比高、稳定性好，对于棒材表面内部中心等都能有效检测到。 目前钢材市场竞争异常激烈，对产品质量保证近乎苛刻，老的探伤方法和探伤设备已无法满足和适应产品技术条件的要求，相控阵技术的发展已经广泛应用于棒材超声波检测，可实现全棒体多功能超声波探伤。 加拿大RD、Olympus NDT、德国KK等公司已有生产；它可以实现在探头不用旋转，用分时触发的工作状态完成一段弧形成圆周检测。全部工作都在计算机上完成，检测圆棒时，使用的是垂直于棒材轴线的曲面相控阵探头；棒材穿过含有UT 检测头的水槽。相控阵探头固定在检测头中的卡座内。探头包围在棒材的整个周向上。如需检测棒材全部体积，根据不同的棒材直径和配置，需使用 4 至12 个相控阵或16 至24 个纵波探头，以及32 至48 个横波单晶探头。用全部这些探头配合水槽中线性移动的棒材，便可检测棒材全部体积（100% 体积检测）。目前用于棒材检测的有北满特钢、大连特钢、石钢等特钢厂。 1 检测及其各项性能指标 1.1 检测原理 1.1.1相控阵超声波技术的原理 超声相控阵换能器的设计基于惠更斯原理。换能器由多个相互独立的压电晶片组成阵列每个晶片称为一个单元按一定规则和时序用电子系统控制激发各个单元使阵列中各
超声相控阵检测技术
超声相控阵检测技术 超声相控阵检测技术的应用始于20 世纪60 年代,目前已广泛应用于医学超声成像领域。由于该系统复杂且制作成本高,因而在工业无损检测方面的应用受到限制。近年来,超声相控阵技术以其灵活的声束偏转及聚焦性能越来越引起人们的重视。由于压电复合材料、纳秒级脉冲信号控制、数据处理分析、软件技术和计算机模拟等多种高新技术在超声相控阵成像领域中的综合应用,使得超声相控阵检测技术得以快速发展,逐渐应用于工业无损检测,如对气轮机叶片(根部) 和涡轮圆盘的检测、石油天然气管道焊缝检测、火车轮轴检测、核电站检测和航空材料的检测等领域。 超声无损检测 超声无损检测技术又称超声无损探伤技术，它是利用物质中因由缺陷或组织结构上差异的存在而会使超声某些物理性质的物理量发生变化的现象，通过一定的检测手段来检测或测量这些缺陷。利用超声波在物体中的多种传播特性，例如反射与折射、衍射与散射、衰减以及在不同材料中的声速不同的特点，可以测量各种材料上件的尺寸、密度、内部缺陷、组织变化等。超声波检测是应用最为广泛的一种重要的无损检测技术。超声检测的基本过程如图1 图1 超声检测基本过程 目前我们最常用的超声无损检测方法是超声脉冲回波法，基本原理是超声波传播到两种不同的介质(如空气和金属试件)界面时，由于两种介质的声学特性存在差异，会产生反射和透射现象。其声压反射率和透射率与两种介质的声阻抗有关。与刚体介质声阻抗相比，空气的声阻抗很小。因此超声通过固体和空气界面几乎是全反射。脉冲回波法(即A型扫描)就是通过测量超声信号往返于缺陷的反射回波的传播时间，来确定缺损和表面的距离，同时也可根据超声回波的幅度，来分析缺陷的大小。
相控阵超声检测国际动态(精品)
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 相控阵超声检测国际动态（精品）相控阵超声检测国际动态.txt 熬夜，是因为没有勇气结束这一天；赖床，是因为没有勇气开始这一天。 朋友，就是将你看透了还能喜欢你的人。 本文由 weldzsy 贡献 pdf 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。 建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。 相控阵超声检测国际动态李衍（无锡市锅炉压力容器学会无损检测专委会，无锡２１４０２６）摘要： 相控阵超声（ＵＴ）有探头阵元激励（振幅和延时）由计算机控制，声束参数如角度、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另日和实例动态，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。 关键词： 超声检测；相控阵；工业应用；缺陷定量；操作演示；标准化中图分类号： ＴＧｌｌ５．２８文献标识码： Ａ文章编号： 1/ 18
１０００－６６５６（２００９】０１００５６０５ＷｏｒｌｄｗｉｄｅＴｒｅｎｄｏｆＰｈａｓｅｄＡｒｒａｙＵｌｔｒａｓｏｎｉｃＴｅｓｔｉｎｇＬＩＹａｈ（ＮＤＴＳｕｂｃｏｍｍｉｔｔｅｅｏｆＷｕ】ｓｕｒｅＶｅｓｓｅｌＳｏｃｉｅｔｙ－Ｗｕ妇２１４０２６－Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｐｈａｓｅｄａｒｒａｙ（ＰＡ）ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈａｓｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｔｈａｔｔｈｅｅｌｅｍｅｎｔｓｏｆｓｅａｒｃｈｕｎｉｔｓａｓｃａｎｂｅｅｘｃｉｔｅｄｓｉｚｅｉｎａｍｐｌｉｔｕｄｅａｎｄｄｅｌａｙｂｙｃｏｍｐｕｔｅｒ，ａｎｄｔｈｅｂｅａｍｐａｒａｍｅｔｅｒｓｓｕｃｈａｎｇｌｅ。 ｆｏｃａｌｄｉｓｔａｎｃｅａｎｄｆｏｃａｌｓｐｏｔｃａｎｂｅａｄｊｕｓｔｅｄｂｙｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｏｕｔｌｉｎｅｓｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｌｅｘａｍｐｌｅｓ－ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇａｎｄｓｅｒｖｉｃｅｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎｓｕｓｅｄｉｎｔｈｅａｅｒｏｓｐａｃｅｉｎｄｕｓｔｒｙ－ｎｕｃｌｅａｒｐｏｗｅｒｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｅｑｕｉｐｍｅｎｔｅｔｃ．ＭａｉｎＯｎ
超声相控阵检测系统
超声相控阵检测系统 摘要：在无损检测领域里，超声检测凭借可靠、安全、经济的优势，得到了越来越广泛的应用。超声相控阵系统由于具有独特的线性扫查、动态聚焦、扇形扫描的特点，成为近几年超声检测领域里的一个研究热点。本文介绍了超声相控阵的发展、在工业领域中的应用以及国内外现状。简述了超声相控阵系统工作原理、主要特点及相控阵系统的探头、超声发射接收电路、超声成像部分。说明了超声相控阵的研究在无损检测领域里具有广阔的应用前景。 关键词：无损检测；超声相控阵；相控阵探头；超声成像 Ultrasonic phased array testing system Liu Shengchun （College of information and communication Engineering, Harbin Engineering University, Harbin, Heilongjiang 150001, China） Abstract:In non-destructive detecting field, depending on the superiorities of credibility, security and economy, ultrasonic detecting is getting more and more broad application. Ultrasonic phased array system which has characteristics of linearity scanning , dynamic focus and sector scanning, is becoming a hot research in the ultrasonic detecting field in recent years.This paper introduce the development, status quo of ultrasonic phased array, and its application in industry. Briefly describe its work principle, main characteristic and phased array system including probe,ultrasonic transmitting and receiving circuit and ultrasonic imaging. It illuminates that there is a wide application foreground of ultrasonic phased array's research in non-destructive detecting field. Key words:Non-destructive defecting;Ultrasonic phased array;Phased array probe;Ultrasonic imaging 1 引言 超声相控阵技术已有40多年的发展历史，初期，由于系统的复杂性、固体中波动传播的复杂性及成本费用高等原因使其在工业无损检测中的应用受限，主要应用在医疗领域[1,2]，如通过相控阵快速移动声束对被检器官成像[3]；利用其可控聚焦特性局部升温热疗治癌[4]。然而随着电子技术和计算机技术的快速发展，超声相控阵技术逐渐应用于工业无损检测，特别是在核工业及航空工业领域，如薄铝板摩擦焊缝热疲劳裂纹的检测[5]；核废料罐电子束环焊缝的全自动检测[6]；核电站主泵隔热板的检测[7]。近几年，随着超声相控阵技术发展，在油气管道领域里，超声检测正在代替射线检测[8-11]，因为
相控阵超声检测技术的应用及其新标准介绍
相控阵超声检测技术的应用及其新标准介绍 摘要：文章对相控阵超声检测技术的特点和概念进行介绍，对相控阵超声检测技术的原理进行分析，并对近年来针对相控阵超声检测技术所制定的新标准和规定内容进行研究，以供参考。 关键词：相控阵超声检测技术；应用；新标准 1引言 相控阵超声检测技术是一种对缺陷进行准确定位、形象化表征以及定性和定量评估的技术，其与其他的无损检测技术如A型脉冲回波以及TOFD等技术相比可以获得更多的波形信息，以及具有较高的缺陷检测和评估能力，不仅可以对缺陷进行检测和2D成像，甚至可以进行3D成像来进对缺陷进行更为形象和直观的显示，因此此技术在目前的工业领域中有着广泛的应用，并主要在航空航天、船舶航运、特种设备、核电设施以及武器装备等领域中影响。但是目前我国对相控阵超声检测技术的标准比较缺乏，因此就需要相应的标准来作为检测依据和技术支撑。 2相控阵超声检测技术概述 相控阵超声检测技术是无损检测技术中的新型且先进的检测技术，其基本方法就是采用电子方法来对声束进行控制来实现聚焦和扫描，这样就可以大大提高检测速度，而且可以实现对焦点尺寸、焦区深度以及声束方向的控制，提高了无损检测的分辨力以及信噪比。此种技术进行检测之后的数据可以通过电子文件的形式进行存储，而且整个操作过程比较灵活和简单，检测所需要的费用也较低。此外，此种无损检测技术还通过仿真成像技术对具有较为复杂几何形状的工件进行检测，而且能够在检测现场立即生成相应几何形状的图像，实现对具有复杂结构和形状工件中缺陷的直观显示，便于对工件中缺陷的位置进行快速判断，而且所显示的形式也比较多元化。正是由于此种技术在进行扫描时具有较快的速度，因此可以通过保机械化检测的方式对焊缝进行检测来缩短检测时间，而且在检测过程中可以不直接与工件进行接触，只是通过相控阵探头就可以实现检测目的，而且所使用的检测探头可以多次重复使用较长的时间，因此大大降低了每次检测的费用。 3相控阵超声检测技术原理 相控阵超声检测技术所采用的超声相控阵采用的换能器为单独的换能器，而且这些换能器会按照一定的规则进行组合和排列，通常会排列为以为一维线阵、矩形阵形或者圆形阵形等。不同阵形所组成的相控阵其具有不同的有效孔径，这样就可以实现对不同场合进行应用。这些采用不同阵形进行排列的换能器通过计算机来进行控制，并且通过计算机可是实现对声波发射和接收延迟时间的控制，这样就可以将不同的换能器所发出的声波进行叠加。这样就可以按照惠更斯原理来形成不同的声场用于不同场合中所需要的无损检测。其中一维线性阵平行声束就是一个线性阵形按照从左向右的顺序进行依次激发，而且在此过程中不需要进行延时法则的应用，然后就会在相控阵探头的各个换能器部位产生平行声束用于进行无损检测。而对于一维非平行声束来说，其主要是通过计算机软件来对相控阵探头中的各阵元进行控制并确保其采用不同的延时法则，此种方法在焊缝无损检测中比较常用。其原理就是通过对不同延时法则的控制来确保阵列一侧到另一