相控阵超声波检测技术
超声相控阵检测技术及应用
超声相控阵检测技术及应用
近年来，随着科技的不断发展，超声相控阵检测技术成为了一种
非常重要的无损检测技术，应用广泛于各个领域，比如航空、航天、
汽车、电力等工业领域。
超声相控阵检测技术是利用超声波在材料中传播、反射、衍射、
散射等原理进行缺陷检测的一种技术。
它能够对复杂结构的材料进行
高精度、高效率、无损的检测和评估，能够检测出各种缺陷，如裂纹、气孔、夹杂等，同时还能够评估材料的力学性能、耐久性和可靠性。
相比传统的超声检测技术，超声相控阵检测技术具有优越性。
它
可以通过调整控制器上的参数，实现多角度、多方向、多频率的超声
波束所覆盖的测试区域，不仅可以提高检测精度，还可以缩短检测时间，并大大降低了误判率。
在实际应用中，超声相控阵检测技术的应用不断发展和完善。
在
航空领域，超声相控阵检测技术被广泛应用于飞机结构和发动机叶片
的缺陷检测，大大提高了飞机的安全性能和可靠性。
在汽车领域，超
声相控阵检测技术被应用于对汽车组件的检测，如汽车发动机的缸体、缸盖和曲轴等部件的缺陷检测，有效提高了汽车的性能和安全性能。
在电力领域，超声相控阵检测技术被用于检测钢轨、钢板、桥梁和引线、绝缘子等电力设备，提高了电力设备的性能和安全性，对电力行
业和国家电网的建设起到了至关重要的作用。
总之，超声相控阵检测技术在工业生产和科学研究中发挥着不可替代的作用，其应用领域越来越广泛，技术也在不断地完善和提高，将使得未来的无损检测技术更为可靠、高效和精确。
超声波相控阵检测技术及其使用
传统工业相控阵成像
3
精选 ppt
■
然而相控阵技术从医疗领域向工业领域跃进的过程存在着很多技术难题无法
解决，因此最早的工业相控阵设备都是直接把医疗相控阵方法直接照搬到工业机
型上面。这种技术的应用和成像描绘的模式对于工业探伤来说，存在着很多隐患
和需要改进的问题。
问题一： 医用 B超检测对象是由水份组成的人体，不必考虑波形转换现象，而超声
第一临界角（ ） 1
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cr116
EffectiveApertureSize PitschSize N cos
超声相控阵是超声探头晶片的组 合，由多个压电晶片按一定的规律分 布排列，然后逐次按预先规定的延迟 时间激发各个晶片，所有晶片发射的 超声波形成一个整体波阵面，能有效 地控制发射超声束（波阵面）的形状 和方向，能实现超声波的波束扫描、 偏转和聚焦。
要素 :
因为所有的脉冲发生器是同步的，每个晶片振动的叠加产生了所需要的角度及聚焦方式
精选 ppt
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当设备对所有已接收到的信号做数字化处理时，每个通道都有自己的 ADC转换和
FI FO。处理后的所有相位信号进行叠加形成最终的聚焦法则 A扫描。
精选 ppt
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传统工业相控阵方法延用医用 B超模式，不具有几何反射修正技术，与人体结 构的单一形式不同，工业领域的检测对象几何结构和材料种类千变万化，不能依照 工件厚度与结构特征生成对应图象而造成数据分析难度大的问题未能有效解决。
没有声束偏转
第二种情况 S1 S0 0 Migr 0
入射点向楔块前端漂移 ; 楔块延迟增加
Case 2 S1 S0 0 Migr 0
入射点向楔块后端漂移 ; 楔块延迟减小
超声相控阵检测技术原理
超声相控阵检测技术原理
超声相控阵检测技术是一种利用超声波进行非破坏性检测的技术。
其原理是通过将单个超声源和接收器组成一个阵列，并精确控制每个超声源的激发时间和接收时间，从而控制超声波的发射方向和接收方向。
具体工作原理如下：
1. 通过超声发射器发射超声波。
每个超声发射器产生一个超声波束，多个超声发射器工作时形成一个超声波束阵列。
2. 超声波经过被测物体后，被物体吸收、散射或反射。
如果有缺陷存在，超声波将被缺陷反射或散射。
3. 接收器接收并记录超声波的回波信号。
超声发射器和接收器之间的时间差可用于测量超声波经过被测物体的旅行时间，从而计算出缺陷的位置和大小。
4. 使用相控技术调整超声阵列中每个超声发射器和接收器的激发时间和接收时间，使得超声波能够在特定角度范围内聚焦和辐射。
通过改变发射器和接收器的激发时间和接收时间，可以改变超声波的发射和接收角度，从而获得更多方向上的信息，提高检测的准确性和效率。
总的来说，超声相控阵检测技术利用精确控制超声波的发射和接收方向，通过测量超声波的回波信号来检测物体的缺陷位置和大小。
该技术具有高灵敏度、高分辨率和高精度的特点，在非破坏性检测领域有广泛应用。
使用超声相控阵技术的无损检测方法与技巧
使用超声相控阵技术的无损检测方法与技巧超声相控阵技术是一种常用于无损检测的技术，它通过使用一组探头向待测物体发射超声波，并接收其反射波，从而获取物体内部的信息。
相比传统的单点检测技术，超声相控阵技术具有更高的分辨率、更广的探测范围和更强的穿透力。
本文将介绍使用超声相控阵技术进行无损检测的方法和技巧。
首先，准备工作是使用超声相控阵技术进行无损检测的关键。
需要选取合适的探头和超声仪器。
探头的选择应根据待测物体的尺寸、形状和材料选择合适的频率、探头尺寸和探头阵列形式。
超声仪器的性能也需要符合要求，包括信号发射和接收的灵敏度、增益、滤波器和数据处理能力等。
其次，进行检测前需要进行合适的准备工作。
首先要对待测物体进行表面清洁，以保证超声波能够有效传播和反射。
其次要选择合适的耦合介质，将探头与待测物体保持良好的接触。
对于粗糙表面的物体，可以使用凝胶或液体耦合剂，而对于平滑表面的物体，可以尝试使用接触探头。
在实际检测过程中，需要注意一些技巧以提高检测的准确性和效率。
首先，要选择合适的扫查模式，可以根据实际需求选择直线扫查、螺旋扫查或网格扫查等。
其次，要根据待测物体的不同部位和表面形态进行特定的检测调节，例如调整传感器的入射角度和倾斜角度，以最大限度地获取有用的信息。
此外，在数据处理方面也有一些技巧可以加以应用。
首先是信号增强技术，可以通过滤波、均衡和增益调节等方式，提高信号质量。
其次是多角度检测技术，通过改变入射角度和探头位置，获取多个角度的数据，从而提高检测精度。
最后是图像重建技术，通过将多个数据进行整合和处理，生成更清晰、更具信息量的图像或曲线。
需要注意的是，在使用超声相控阵技术进行无损检测时，也存在一些潜在的问题和限制。
首先是探头的选择较为复杂，需要根据具体情况进行合理选择。
其次是背景噪声和杂散信号可能干扰检测结果，需要进行相应的滤波和处理。
此外，超声相控阵技术对于复杂结构和多层材料的检测可能存在一定的困难，需要结合其他技术进行辅助。
archer相控阵超声波
相控阵超声波成像技术是近年来超声医学领域的一项重要技术，其中archer相控阵超声波技术更是在这一领域中占据着重要地位。
本文将对archer相控阵超声波进行详细介绍。
一、相控阵超声波成像技术相控阵超声波成像技术是利用超声波的高频振动产生的超声波信号来对人体进行成像的一种医学技术。
这种技术的主要原理是利用超声波在物体中传播的速度和方向信息，通过数学算法处理后得到图像。
相比于传统的B超成像技术，相控阵超声波成像技术具有分辨率高、能够获取三维信息等优点。
二、archer相控阵超声波技术的原理archer相控阵超声波技术是相控阵超声波成像技术的一种重要形式，它的原理主要是利用超声波在物体内部的反射和多个超声源之间的相互作用，从而实现对人体内部的成像。
具体来说，archer相控阵超声波技术使用多个超声发射器和接收器，将超声波信号在人体内部扫描，通过计算机算法对信号进行处理，生成高清晰度的三维图像。
这种技术可以通过调节超声源之间的相位差、振幅和时间延迟等参数，实现对人体内部不同部位的成像。
三、archer相控阵超声波技术的应用1.医学领域archer相控阵超声波技术在医学领域中被广泛应用，主要是因为它可以提供更加精确和深入的成像结果。
这种技术可以用于检测肿瘤、心脏病、血管疾病等多种疾病，有助于医生制定更加科学的治疗方案。
2. 工业领域除了在医学领域中的应用，archer相控阵超声波技术还可以应用于工业领域，如对金属材料的缺陷检测、焊接质量检测等。
这种技术不仅可以提高工作效率，还可以减少环境污染。
四、结语总之，archer相控阵超声波技术是一种非常重要的成像技术，在医学和工业领域都发挥着重要作用。
随着技术的不断发展，相信archer相控阵超声波技术还会有更广泛的应用前景。
超声波相控阵检测原理和应用-详细版本
超声波相控阵检测是一种利用超声波与物体相互作用的技术，通过控制超声波的发射、接收和信号处理等参数，实现对物体内部缺陷、结构以及材料性质等方面的非破坏检测。
超声波相控阵检测原理是利用超声波在物体内部传播的特性，同时通过电子计算机控制多个超声传感器的发射和接收，可以对物体进行成像及缺陷定位。其主要步骤包括：
（1）信号发射：多个超声发射器同时发射超声波信号，这些信号在物体内部传播，对物体进行扫描和检测。
（2）信号接收：多个超声接收器同时接收超声波信号，记录下信号的时间、强度等信息。
（3）信号处理：采用先进的电子计算机技术，对接收到的信号进行处理和分析，生成物体的图像和缺陷信息等。
超声波相控阵检测与传统的超声波检测相比，具有以下优势：
超声波相控阵检测在工业、医学、航空、航天等领域具有广泛的应用，例如：
（1）工业领域：用于对钢铁、金属、陶瓷等物体的质量检测、缺陷检测、材料性能测试等方面。
（2）医学领域：用于对人体内部的缺陷、病变、组织结构等方面的检测和成像。
（3）航空航天领域：用于对航空器、火箭等物体的结构缺陷、疲劳损伤、材料性能测试等方面。
（1）高精度：相控阵技术可以实现高分辨率的成像，对物体内部微小缺陷也可以进行检测置进行检测，大大提高了检测的效率和准确性。
（3）多功能：相控阵技术可以实现不同角度的扫描和检测，适用于不同形态的物体检测。
（4）无损伤：相控阵技术采用超声波作为探测介质，对物体没有任何损伤，适用于不同材料和形态的物体检测。
总之，超声波相控阵检测是一种非常重要的检测技术，其优越的性能和广泛的应用前景，将会对各行业的生产、科研、诊断等方面发挥重要作用。
相控阵超声波检测原理
相控阵超声波检测原理
相控阵超声波检测是利用超声波的特性，在工业和医疗领域进行缺陷检测和成像使用的一种新型技术。
它可以对物体进行快速、无损的缺陷检测和成像。
接下来我们将详细介绍相控阵超声波检测的原理。
相控阵超声波检测原理
相控阵超声波检测的原理基于声波的传播和反射特性。
在超声波检测中，通过超声探头向被检测物体发送脉冲信号，声波进入物体后，会产生反射。
探头会接收这些反射信号并进行处理，最终形成被检测物体的图像。
相控阵超声波检测是利用多个探头同时向被检测物体发送超声波，然后对接收到的数据进行计算和处理，从而形成物体的三维图像。
相比传统的超声波检测技术，相控阵超声波检测具有以下优势：
1.快速成像：相控阵超声波检测可以同时采集多个探头发送的信号，并通过计算和处理快速构建被检测物体的三维图像。
2.高精度检测：相控阵超声波检测可以将声束控制在较小范围内，从而减小误差和漏检率，提高检测精度。
3.非破坏性检测：相控阵超声波检测不会破坏被检测物体的结构，因此适用于对含有细小缺陷的物体的检测，例如钢管和铸件等。
4.广泛应用：相控阵超声波检测已广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑、医疗等领域。
总之，相控阵超声波检测是一种非常重要的超声检测技术。
它可以快速、精确地检测物体的缺陷，并生成可视化的三维图像，为工业和医疗领域提供了重要的帮助。
相控阵超声波检测方法
相控阵超声波检测方法相控阵超声波检测方法是一种非破坏性检测技术，广泛应用于工业领域和医学诊断。
下面列举50条关于相控阵超声波检测方法，并展开详细描述：1. 相控阵超声波检测方法是利用电子器件控制多个发射和接收超声波的晶片，通过改变发射和接收的角度来形成各种探测波束，从而实现全方位的检测。
2. 该方法可以实现对材料内部缺陷和结构的立体扫描，提高了检测的灵敏度和准确性。
3. 相控阵超声波检测方法可以应用于金属、塑料、复合材料等各类材料的缺陷检测。
4. 此方法也可用于医学领域的超声诊断，例如检测心脏、血管和肿瘤等。
5. 相控阵超声波检测方法可以实现实时成像功能，对于复杂结构的检测非常有优势。
6. 该方法可以通过不同的超声波频率和传播模式来实现对不同类型缺陷的检测，例如声表面波、剪切波等。
7. 相控阵超声波检测方法具有高分辨率和高灵敏度的特点，可以检测到微小缺陷并进行精确定位。
8. 由于其无损检测的特性，该方法可以在材料生产和使用过程中进行周期性检测，有利于提前发现和修复缺陷。
9. 相控阵超声波检测方法可以通过计算机辅助分析和处理数据，实现对检测结果的快速解释和报告生成。
10. 该方法的设备通常小巧轻便，可以适应不同场合和环境的检测需求。
11. 相控阵超声波检测方法在航空航天领域得到广泛应用，用于飞机结构和发动机部件的缺陷检测。
12. 在汽车制造和维修领域，该方法可用于检测车身板材、焊缝和零部件的质量。
13. 该方法还可应用于管道和容器等设备的安全评估和完整性检查。
14. 相控阵超声波检测方法还可以用于检测焊接接头的质量，包括焊接缺陷和焊接残余应力等。
15. 在工程结构的监测中，该方法可以实现对构件的裂纹和变形进行实时跟踪。
16. 该方法可用于检测混凝土结构中的裂缝、空洞和腐蚀等缺陷。
17. 相控阵超声波检测方法还可用于检测塑料制品的厚度、密度和异物等。
18. 在医学诊断中，该方法可用于检测胎儿的发育情况、心脏疾病和乳腺肿块等。
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focal point
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相控阵超声检测技术
检测结果展示
scanning
G3 – planar Surface
-2.0dB G3 0dB (ref)
Distortion of 5mm
-4.0dB G7 -3.5dB
G7 – Irregular Surface
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相控阵超声检测技术
案例2：
elbow
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相控阵超声检测技术
Basics of a phased array :
CIVA Simulation of the beam radiated by a phased array probe
focusing point
Choose focal spot Compute delay-law for each element Monitor hardware focallaws for each channel
柔性超声探头检测系统应用
案例1：
profilometer
2D Flexible MecThraanniscdaul cer
system
data from profilometer
US channels
32 linear piezoelectric elements max mechanical travel : 15 mm
现代相控阵探伤仪
Phasor XS
7
相控阵超声检测技术 二、常规超声探伤基础知识
纵波直探检测
横波斜探检测
常规超声探伤特点：一次只能单一角度的超声波发射和接收！ 8
相控阵超声检测技术
超声脉冲法探伤原理
A B C D
A
B
C
D
9
相控阵超声检测技术
常规超声探头
常规超声探伤仪
10
相控阵超声检测技术 三、相控阵超声探伤技术 Phased Array Technology
Complex components : The solid wedge is not adapted to changing geometries
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相控阵超声检测技术
柔性探头的好处在哪儿 ？
Cladding
Weld crown
柔性探头可实现探头与被检物件表面的良好贴合。
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相控阵超声检测技术
医用B超
便携式相控阵探伤仪
特点：同一探头可实现多个角度的超声波扫描！
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相控阵超声检测技术
1、超声相控阵技术概述
超声相控阵采用压电阵元组成阵列换能器，实现声束的相 控发射与接收。在70年代，医学诊断设备首先采用了相控阵技 术进行动态聚焦。在以后的10年中，这一技术迅速发展，并应 用于材料无损评价（NDE）领域。
Multi layer Carbon fiber sample
120 mm
20 mm
350 mm
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相控阵超声检测技术
3、相控阵技术检测特殊材料
3 mm Composite 5 mm radius
Active elements
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相控阵超声检测技术
4、车轴超声相控阵检测系统
特点： 1. 高效全自动，检测时间约 5分钟； 2. 64通道相控阵技术； 3. 单个阵列探头取代多个不同角度
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Nozzle
相控阵超声检测技术 全自动超声检测系统
——柔性相控阵探头＋机器人
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相控阵超声检测技术 四、相控阵超声探伤应用
1、在线管材自动检测
Helicoidal
Motion
Axial & Skewed Cracks
Transversal (circumferential)
Thickness change
Crack
Smooth defect
Delamination
Customed techniques for any kind of defects 35
相控阵超声检测技术
Tube length & defect positioning
UT TESTING
SYSTEMS
OPERATOR ELECTRONIC
超声相控阵收发控制电路
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相控阵超声检测技术
相控阵探头的晶片是在一个母晶片上分割出许多小晶片。 各小晶片由各自的称作“聚焦规则”的时延电路所驱动。
发射控制模式：多个换能器阵元按一定形状、尺寸排列，
构成超声阵列换能器，分别调整每个阵元发射信号的波形、
幅度和相位延迟，使各阵元发射的超声子波束在空间叠加合
中国目前是一个无损检测大国，但还不是无损检测强国！
5
相控阵超声检测技术
2、无损检测之源——传感器技术的研究
利用新型智能传感器，并将传感器、信号处理和计算机集 成到一个微系统中，这一领域的发展也将为无损检测技术的发 展提供新的空间。
6
相控阵超声检测技术
3、超声探伤历史变迁
1949年 第一台脉冲反射式超声波探伤仪
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相控阵超声检测技术
相控阵技术演示软件 23
相控阵超声检测技术
3、相控阵探头
常规探头
VS
相控阵探头
1D/Linear
Encircling arrays
Dual RT
Annular
Sectorial
2D/Matrix
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相控阵超声检测技术
普通压电晶片
复合压电晶体制作过程
25
相控阵超声检测技术
传统压电探头
超声相控阵探头
12
相控阵超声检测技术
超声相控阵收发控制电路
传统探头采用一个压电晶片产生超声波，其传播是预先设 定的，在一个确定的角度只产生一个固定的声束。而超声相控 阵则使用多个小的压电晶片元件。这些小的压电晶片元件组成 的组件辐射的总能量形成超声声束。
Trig P/R Crystal
《传感器及其应用》
讲师：彭朝勇 2010.5.3
1
相控阵超声检测技术
第8讲 相控阵超声波检测技术
便携式相控阵超声探伤仪
超声B扫图
2
相控阵超声检测技术
目录
1、17th WCNDT——08年上海 2、常规超探基础知识 3、相控阵超声探伤技术 4、相控阵超声探伤应用
3
相控阵超声检测技术
一、第17届 WCNDT
成，从而形成发射聚焦和声束偏转等效果。
14
相控阵超声检测技术
2、相控阵超声技术基本原理
声波方向控制
同一相控阵超声探头，可以控制产生不同的输出波形和
能量聚焦，适用于不同的检测需要。
15
相控阵超声检测技术
相控阵扇形扫查及结果显示
扇形扫查，角度范围大，同时发现多个缺陷，检测效率更高1。6
相控阵超声检测技术
各种相控阵探头实物照片
2D/Sectorial
2D/Matrix
Dual element matrix
Flexible 2D/3D
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相控阵超声检测技术
4、柔性相控阵探头
柔性相控阵探头
27
相控阵超声检测技术
柔性探头的好处在哪儿 ？
Butt-weld (2D)
nozzle (3D)
No acoustical coupling
Delay P/R Crystal
Delay P/R Crystal
Delay P/R Crystal
Trig
Delay P/R Crystal
Delay P/R Crystal
Delay P/R Crystal
Delay P/R Crystal
Delay P/R Crystal
传统压电收发控制电路
• global error < 2 %
• time loop : 1ms
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相控阵超声检测技术
柔性相控阵探头检测应用
Composed with 24 elements aperture : 4m 40 mm
reconstructed Profile
斜探头； 4. 声场覆盖率和缺陷检出率高； 5. 检测时无需卸下车轮和刹车盘； 6. 检测结果对检测区域以彩色方式
显示，非常直观。
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相控阵超声检测技术
Test area 检测区域
Coupling area 耦合区域
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检测任务
相控阵超声检测技术
在线TD 图像显示
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超声波探伤技术
评 估 图 像（带3个刹车盘的轮对）
相控阵超声检测技术
相控阵超声技术在线检测管材
Phased array probes
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相控阵超声检测技术
2、复合材料检测
Electronic scanning is used to enlarge the inspected zone and decrease the inspection time
WCNDT： World Conference on Non Destructive Testing
17th WCNDT, 于2008年10月在上海展览中心举办。
4
相控阵超声检测技术
1、17届WCNDT的口号
中国上海 17th WCNDT： 让中国的无损检测走向世界，让世界了解中国的无损检测。 Let the world understand China’s NDT; Let china’s NDT move toward the world.
Thickness measurement
Axial and skewed cracks detection
Transversal crack
detection