资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。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OlympusNDT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,最开始引进中国是在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。当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、OlympusNDT、德国KK等公司已有生产;它能够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)。当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单元发射的超声波叠加形成一个新的波阵面。同样,在反射波的接收过程中,按一定规则和时序控制接收单元的接收并进行信号合成再将合成结果以适当形式显示。1.1.2相控阵超声波技术的特点相控阵超声波技术主要包括以下几个特点:超声相控阵检测技术具有以下的特点:(1)生成可控的声束角度和聚焦深度,实现了复杂结构件和盲区位置缺陷的检测;(2)经过局部晶片单元组合实现声场控制,可实现高速电子扫描;配置机械夹具,可对试件进行高速、全方位和多角度检测;(3)采用同样的脉冲电压驱动每个阵列单元,聚焦区域的实际声场强度远大于常规的超声波检测技术,从而对于相同声衰减特性的材料能够使用较高的检测频率。1.1.3相控阵技术的优点相控阵技术的优点能够概括为:(1)检测灵活性高、速度快,现场检测时只需对棒体进行一次简单的线性扫查而无需圆周检测即可完成全棒体的检测;(2)检测结果直观、重复性好,可实时显示;(3)可检测复杂形面或难以接近的部位;(4)缺陷定位准确,检测灵敏度高;(5)作业强度小,无辐射无污物。1.1.4相控阵超声波与常规超声波的对比(1)检测速度采用全自动超声波检测直径为200mm,棒体长为8m的棒材时,整体检测完大约需要3min,速度快,受人为因素影响小,能够监测耦合状态,使缺陷的定位和定量的准确性能够得到保障;(2)准确性相控阵技术经过软件控制每个/组晶片的激发时间,产生不同角度、不同聚焦深度的超声声速,从而能够检测工件内部不同走向、不同深度的各类缺陷,能够实现过程控制;能够测量垂直方向上的缺陷;对检测人员无辐射危害,对缺陷定位准确,检测结果直观,可实时显示。1.2技术参数1.2.1相控阵探头的概念相控阵探头是一种晶片的激发时间能够单独调节,以控制声束轴线和焦点等参数的晶片列阵。检测圆棒时,使用的是垂直于棒材轴线的曲面相控阵探头,如图1所示。图1相控阵探头及探头在棒材周围的分布情况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,以实现对棒体的全部检测。技术参数决定了系统的生产能力。其中聚焦法则、重复频率、采集速率和轴向脉冲密度(APD)是4个重要的参数。(1)聚焦法则相控阵超声技术的主要特性是对多晶片探头中的各个独立晶片实行由计算机操控的脉冲激励(聚焦法则)。对压电复合材料晶片实行的脉冲激励能够产生一条聚焦的超声声束,使用软件能够更改这条声束的参数,如: