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超声波相控阵技术的研究
2021-01-18

超声波相控阵技术的研究

基础理念

超声波相控阵技术是通过控制传感器阵列中每个阵元的激发(或接收)脉冲的时延,改变每个阵元发射(或接收)的声波到达(或来自)目标内部某点时的相位关系,实现聚焦和声束方位变化,从而完成声成像。因为相控阵单元的延迟时间可以动态地改变,所以采用超声相控阵探头探伤技术,主要是利用其声束角可控和动态聚焦两个特点。

不同的延迟时间对超声波相控阵中各阵元进行脉冲激励,通过控制延迟时间来控制偏转角和焦点。事实上,由于焦点的快速偏转,可以对样品进行二维成像。

超声波相控阵具有如下特点:

产生可控制的声束角和聚焦深度,以实现对复杂结构和盲区部位缺陷的检测。

通过局部晶片单元组合实现声场控制,可以实现高速电子扫描;配置机械夹具,可以实现高速、全方位的测试。

多角度探测。

用相同的脉冲电压驱动每一个阵列单元,聚焦区的实际声场强度比常规超声检测技术要大得多,因此,对于具有相同声衰减特性的材料,可采用更高的检测频率。

超声波相控阵的工作原理。

数字控制技术在相控阵超声成像系统中的应用主要是指波束的时空控制,它利用先进的计算机技术,实现对相控波束的发射/接收状态的精确相位控制,从而获得较好的波束特性。数字技术主要包括相控延迟、动态聚焦、动态孔径变化、编码发射、声束形成等。

相变延迟

相控阵超声波成像系统采用阵列传感器,通过调节各阵元发射/接收信号的相位延迟,实现对合成波阵面的曲率、指向、孔径等进行控制,从而实现对波束的聚焦、偏转、波束形成等多种相控效应,形成清晰的成像。相位延迟(也称为相控延迟)可以说是相控阵技术的核心,它是实现多种相控效果的基础。

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OmniScan SX超声波相控阵

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