相控阵技术与功能介绍2013版

1、,Y型接头（典型工艺设定）：,1、采用电子方法控制声束聚焦和扫描，检测速度成倍提高： 超声波束方向可自由变换； 焦点可以调节甚至实现动态聚焦； 探头固定不动便能实现超声波扇扫或者线扫； 相控阵技术可进行电子扫描，比通常的光栅扫描快一个数量等级； 2、具有良好的声束可达性，能对复杂几何形状的工件进行探查： 用一个相控阵探头，就能涵盖多种应用，不象普通超声探头应用单一有限； 对某些检测，可接近性是“拦路虎”，而对相控阵，只需用一小巧的阵列探头，就能完 成多个单探头分次往复扫查才能完成的检测任务； 3、通过优化控制焦点尺寸、焦区深度和声束方向，可使检测分辨力、信噪比和灵敏度等 性能得到提高； 5、通

2、过文件装载和校准就能进行配置，通过预置文件就能完成不同参数调整； 6、检测结果能够成像记录，可离线数据分析。 7、通常不需要辅助扫查装置，探头不与工件直接接触，数据以电子文件格式存储，操作 灵活简便且成本低。,相控阵技术的特点及优势,相控阵真实几何结构成像技术与TOFD检测对比：,TOFD 检测时，对近表面直通波 盲区内和根部偏心声程曲线盲区 内的缺陷采用相控阵检测，从图 象中可以清晰发现并进行测量。,6mm 薄壁焊缝 TOFD 检测，盲区大且分辨率低。,另外，由于相控阵采用多单元共用同一脉冲激发器，所有单元共同占用输出电压能量及重复频率等系统资源，因此对系统性能要求较高。新一代相控阵系统采用

3、双极脉冲方波的始脉冲激发器，可在大范围内优化脉冲信号的宽度和幅度，与传统单相方波相控阵系统相比，信号激发频率提高一倍、信号连续性更好、激发能量更强更稳定、明显改善了信噪比。新一代相控阵系统的始脉冲峰值输出电压通常应达到 400V，重复频率应达到5000Hz。,RB-3 试块 （170mm）,500 mm,500 mm 深度聚焦 1mm 孔扇扫成像,真实几何结构成像技术： 解决复杂几何构件检测难题； 现场实时生成几何形状图象； 轻松指出缺陷真实特征位置； 成像由各声束 A扫数据生成； 实际检测结合工艺轨迹追踪； 可用于所有形式的焊缝检测； 同步显示A、B、S、C、D、P、3D扫描数据。,相控阵技

4、术现场应用案例,动车横梁杆接头检测,动车联接座检测,T型接头：,T型接头：,Y型接头：,W1 焊缝表面余高 W2 焊缝根部高度 T 支管壁厚,Y型接头：,Y型接头：,相控阵探头参数选择总结：,检测焊接接头时相控阵探头参数选择推荐表,参考试块的选择 参考试块用于检测校准的试块。例如JB/T4730.3-2005中的CSK-A及CSK-A试块。RB-3试块也是用于校准的参考试块。这些试块仅能适用于检测工件厚度小于等于100mm的焊缝，工件厚度大于100mm的焊缝要另行设计试块。,DAC曲线的制作 DAC曲线制作与常规超声检测制作DAC曲线一致。 距离波幅曲线制作：调节“增益”，使第一个反射体的最大

5、波高达到满屏高度的80%（误差为5%），该波高为基准波高；然后保持灵敏度不变，依次探测其他反射体，找到最大反射波高；将不同的深度及其对应的最大波高连接起来，即可成为距离波幅曲线。 制作完DAC曲线后，再进行扇形范围内的角度补偿。得到扇形角度范围内的一系列DAC曲线。,DAC曲线需要注意以下几点： （1）制作DAC曲线时，一般选择扇形扫查范围内的中间角度制作DAC曲线。,（2）最大声程处反射体波高不得低于满屏高度的20%。低于此值应分开制作DAC曲线。即按一次波和二次波分开制作。 例如检测工件厚度为30mm的焊缝，检测采用一次波和二次波检测。因此制作DAC曲线时必须达到60mm深孔的位置，也就是

6、说60mm深孔的波高不得低于满屏高度的20%。如果低于20%，则按一波和二次波分开制作DAC曲线。如果不分开制作，用一次波灵敏度检测，对二次波检测范围灵敏度不够，会漏检。如果用二次波灵敏度检测，对于一次波检测范围灵敏度过高，成像质量极差，定量偏差很大。 （3）在大于近场长度（N），应用DAC曲线与常规超声检测相同 （4）如果采用聚焦声束检测，只有在焦柱长度范围内对应的深度范围应用DAC曲线是有效的。,五 扇形扫查角度范围的选择 扇形角度范围选择原则： （1）扇扫起始角度必须大于第一临界角对应的折射角。 根据折射定律计算第一临界角1。例如楔块声速为2337m/s，钢中纵波声速为5950m/s，钢

7、中横波声速为3230m/s 。 1=23.1，再计算出折射角，=32.8。 所以扇扫起始角度大于32.8。 （2）扇扫角度范围不要过大，过大会出现栅瓣，产生鬼影。 （3）扇形角度范围一般为38-70。大于70受温度影响严重。特殊情况也可设置为35-80。图10是楔块材料为有机玻璃计算出来的角度。 （4）扇形角度范围一般要根据检测对象来确定：,扇形角度范围选择可根据设备中的理论计算软件来设置，通过演示看是否合理，见下图所示。 理论软件中焊缝宽度参数的输入，要在实际焊缝上测量后再输入。,有机玻璃/钢界面上的声压往复透射率,如果可以在被检焊缝两侧扫查，角度范围要小些。因为范围太大，角度增益补偿大。影

8、像重叠部分大。左图的设置角度范围太大，重叠部分也大，造成图像叠加，就不如图13设置。但是这两种设置不如按一次波和二次波分开设置合理。,扇形角度范围为35 -80 ,扇形角度范围为35 -75 ,（a）一次波扇形角度范围为50 -75 ,（b）二次波扇形角度范围为35 -55 ,将一次波和二次波分开设置,新 一 代 超 声 相 控 阵 检 测 前 沿 技 术,主要应用于平板对接焊缝及管道环焊缝检测 （基于DAC/TCG曲线的检测）,主要应用于容器、管道纵缝检测 （基于DAC/TCG曲线的检测）,主要应用于电阻焊焊缝和电阻焊对焊检测，也可应用于平板对接焊缝及管道环焊缝检测。（基于TCG曲线的检测）

9、,主要应用于电阻焊焊缝和电阻焊对焊检测，也可应用于平板对接焊缝及管道环焊缝检测。（基于TCG曲线的检测）,可满足T型/K型/Y型等特殊形式焊缝的检测（基于DAC/TCG曲线的检测）,对管板及板板角形焊接焊缝进行检测（基于DAC/TCG曲线的检测）,对容器蝶形封头或者直管弯管对接焊缝进行检测。在直管或弯管部分都可进行检测，或在容器内壁外壁亦都可进行检测。（基于DAC/TCG曲线的检测）,主要应用于管板插接焊缝进行检测。（基于DAC/TCG曲线的检测）,主要应用于管管插接焊缝进行检测。（基于DAC/TCG曲线的检测）,裂纹深度,裂纹高度,实现对裂纹尖端精确测量， 压力容器、大厚壁管道等多种工件的内

10、外表面开口裂纹、内部裂纹、垂直裂纹等检测。,探头发出纵波入射至工件内部，通过接收到的底波和直通波（衍射波）信号时间，自动精确计算裂纹深度。,5mm 线切 割槽,对已发现缺陷进行评估，确定面积形缺陷，还是体积形缺陷。 面积性缺陷 (Kls 20dB)/体积性缺陷 (Kls 30 dB),利用相控阵探头的多次波功能，使声束跨越障碍物，检测障碍物另外一侧的工件。,线性或扇形水平扫描，基于对母材全壁厚区域检测的面性成像扫描技术。 使用线阵探头匹配水平斜楔块，生成和接收导波、表面波、兰姆波或横波。,可以通过电子扫描，使阵列孔径改变其方位。典型应用：板材面积成像、铝板、薄板、航空材料等的快速检测。,实心

11、/ 空心：轴 / 棒 / 筒 类母材周向扫描。 轧辊、转子、汽轮机轴、高压容器、管道等。 用途：运转载荷大、高温使得疲劳裂纹快速发展，需长期监控频繁检测，传统方法需要通过很多检测点，效率低、容易漏检、无法整体描述缺陷。,支持异形楔块参数输入，自动计算声程、角度、聚焦等数据，成像与实际位置一致。,异形复合材料用在航空航天很多部件上，外形复杂转角多，费时费力，最难检测。,多项扫描 技术：通过对线阵探头的晶片组进行控制，可以同时执行多种不同的扫查模式。各种模式的滤波设置相同。几何尺寸（厚度，坡口，曲率） 设置、探头位置、 声速等全部一致。,通过二维面阵探头实现真正的3D直观检测。主要应用于难于探测或

12、无探头移动位置的检测，通过扫查声束的二维方向摆动实现扫查结果3D直观显示。,面阵检测前提：支持与接收通道数一样多的激发通道数量。3D波束立体指向、覆盖、聚焦，记录所有A超数据，真实三维位置成像。,通过二维面阵探头实现真正的3D直观检测。主要应用于焊缝难于检测的位置或无探头移动位置的检测，通过扫查声束的二维方向摆动实现扫查结果3D直观显示。,基于对两维模式的相控阵面阵探头的支持，可通过体积波束在工件中进行区域信号覆盖，实现在不移动探头的情况下，对工件内部进行 3D 立体成像，适用于关键部位、缺陷复合、狭小空间或无法实现探头正常扫查等工况下的检测任务。采用直楔块或斜楔块可满足母材与焊缝的检测需要。,一维线阵探头,面阵探头 3D 实时成像,一维环阵探头,两维面阵探头,直入射,斜入射,平底孔,未融合,自 动 化 组合模式 PA相控阵 T O F D PE多探头 TOF图谱 状态监控,256：256,评 价：,1、超声