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相控阵超声全解析-04-声束&聚焦法则
2021-03-12

       在第一集中,我们提到了“相控”即通过控制每个晶片的激发时间和激发次序能够得到角度偏转的声束和聚焦声束,那今天我们将给大家更加详细地介绍相控阵可以产生的声束类型,以及相关的聚焦法则的概念。

       下面带各位童鞋们先回顾一下常规超声检测吧,尤其是UT II级中关于常规超声的许多基本原理,我们在后面的介绍中会不断地出现。赶紧翻出教材来看看吧,如果连教材都扔了,那现在就只能脑补喽。

       在常规超声检测中,一般的分为接触式检测和非接触式检测,而接触式检测中主要使用垂直入射声束和角度入射声束,而在非接触式,即水浸检测中,大部分使用的是聚焦探头,产生聚焦声束。每一种声束都对应着不同的探头形式,而且一种探头形式通常都对应着一种声束类型,互相之间很难通用。

       而相控阵探头产生的声束就像是孙悟空手中的金箍棒,可长可短、可粗可细,同一个探头可以产生多种类型的声束。

       当相控阵多晶片按照下面的无时间延迟激发时,得到的是如下的垂直入射声束,等效于下面的接触式垂直入射探头。

       当相控阵多晶片按照下面的递增时间延迟激发时,得到的是如下的角度入射声束,等效于下面的带角度楔块的探头。

       当相控阵多晶片按照下面的山峰状弧形的时间延迟激发时,得到的是如下的聚焦声束,等效于下面的常规超声水浸聚焦探头,此时的常规超声水浸聚焦探头是内凹式的晶面,才会产生如下的聚焦声束。

       当相控阵多晶片按照下面的递增弧形时间延迟激发时,得到的是如下的角度偏转+聚焦声束,在常规超声方法里一般找不到与此声束对应的接触式探头。

       上面是相控阵不同激发延时等效于不同形式的常规探头,而当相控阵的激发晶片数量不同时,则可以等效于不同尺寸的常规探头。

       当相控阵多晶片一次激发16个晶片,单一晶片宽度1mm,得到的相控阵声束,等效于16mm宽度常规超声探头激发的声束。

       当相控阵多晶片一次只激发4个晶片,单一晶片宽度1mm,得到的相控阵声束,等效于4mm宽度常规超声探头激发的声束。

       上面提到的这么多不同种类、不同粗细的多种声束,都是通过改变晶片的激发数量、激发延迟和激发顺序得到的,这么多复杂的算法都有一个名字“聚焦法则”。

     “GB/T 32563-2016 无损检测 超声检测 相控阵超声检测方法”中对聚焦法则的概念进行了定义:

       聚焦法则,又叫“Focal Law”,即通过控制激发晶片数量,以及施加到每个晶片上的发射和接收延时,实现波束的偏转和聚焦的算法或相应程序。

       那如果你想得到一个角度声束,你就要设置一个角度的聚焦法则,这样相控阵探头就会激发一组角度声束。

     “呐,做人呢,最重要就是开心,你有没有考虑过我的感受,搞出这么复杂的聚焦法则?”

     “阿Sir呀,你想多啦,这个聚焦法则是不需要你自己写的啦,只要在仪器上设置希望得到的声束类型,仪器会帮你做聚焦法则的啦。”

     “臭小子,敢耍我”


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