超聲相控陣檢測(cè)技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)和廣泛應(yīng)用的一項(xiàng)新興無(wú)損檢測(cè)技術(shù),其基本原理是利用指定順利排列的線陣列或面陣列的陣元按照一定時(shí)序來(lái)激發(fā)超聲脈沖信號(hào),使超聲波陣面在聲場(chǎng)中某一點(diǎn)形成聚焦,增強(qiáng)對(duì)聲場(chǎng)中微小缺陷檢測(cè)的靈敏度,同時(shí),可以利用對(duì)陣列的不同激勵(lì)時(shí)序在聲場(chǎng)中形成不同空間位置的聚焦而實(shí)現(xiàn)較大范圍的聲束掃查。
因此,在超聲相控陣換能器不移動(dòng)的前提下就可以實(shí)現(xiàn)大范圍內(nèi)高靈敏度的動(dòng)態(tài)聚焦掃查,這正是超聲相控陣檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)越特點(diǎn),是常規(guī)超聲檢測(cè)不具備的,也是該技術(shù)廣泛發(fā)展和應(yīng)用的重要原因。本書原著作者Lester W. Schmerr Jr教授長(zhǎng)期從事超聲無(wú)損檢測(cè)和超聲相控陣檢測(cè)原理和技術(shù)的研究,著有多本超聲無(wú)損檢測(cè)學(xué)術(shù)專著。本書是作者多年科研和教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)積累和研究成果。
本譯著是國(guó)內(nèi)第一本詳細(xì)闡述超聲相控陣檢測(cè)基本原理的專著,全面闡述了其基本工作原理、基本構(gòu)成和相關(guān)數(shù)學(xué)模型和基礎(chǔ)理論,對(duì)我國(guó)超聲相控陣檢測(cè)技術(shù)、檢測(cè)儀器和相控陣探頭的發(fā)展具有重要參考價(jià)值和借鑒意義。
第1章緒論1
1.1概述1
1.2線陣和二維陣列4
1.3相控陣系統(tǒng)模型6
1.4各章內(nèi)容概覽11
參考文獻(xiàn)12
第2章一維陣列聲場(chǎng)14
2.1單源換能器模型14
2.2遠(yuǎn)場(chǎng)聲波19
2.3活塞波的數(shù)值模型22
2.4線源模型28
2.5波在平界面上的輻射30
參考文獻(xiàn)36
第3章大尺寸單陣元換能器模型37
3.1近軸近似和菲涅爾積分模型37
3.2大陣元的波束偏轉(zhuǎn)和聚焦39
3.2.1波束偏轉(zhuǎn)39
3.2.2遠(yuǎn)場(chǎng)聲波的偏轉(zhuǎn)41
3.2.3聲束聚焦42
3.2.4聲束偏轉(zhuǎn)與聚焦47
3.3幅值加權(quán)49
3.4多高斯聲束模型55
3.5總結(jié)60
參考文獻(xiàn)60
第4章相控陣波束模型(一維單元)62
4.1陣列波束模型62
4.1.1單個(gè)陣列的遠(yuǎn)場(chǎng)特性65
4.2陣列波束偏轉(zhuǎn)68
4.3陣列波束聚焦72
4.4陣列幅值加權(quán)74
4.5陣列聲束建模案例75
4.6相控陣聲束場(chǎng)的高斯模型78
4.7陣列波束在平界面上的偏轉(zhuǎn)和聚焦81
參考文獻(xiàn)84
第5章延時(shí)法則(二維)86
5.1單一介質(zhì)中延時(shí)法則86
5.2透過平界面的轉(zhuǎn)向和聚焦89
參考文獻(xiàn)95
第6章二維陣列的聲場(chǎng)96
6.1單陣元換能器模型(三維)96
6.2遠(yuǎn)場(chǎng)聲波99
6.3點(diǎn)源活塞模型數(shù)值解101
6.4接觸式換能器陣元模型104
6.5波在平界面上的輻射105
6.6高斯聲束等效點(diǎn)源模型117
參考文獻(xiàn)125
第7章相控陣聲束建模(二維陣元)126
7.1相控陣波束模型——單一介質(zhì)126
7.1.1陣列的遠(yuǎn)場(chǎng)特征129
7.1.2三維情況下的波束偏轉(zhuǎn)131
7.2波在平界面上的輻射134
7.3陣列聲束建模實(shí)例137
參考文獻(xiàn)144
第8章延時(shí)法則(三維)145
8.1三維波束控制145
8.2三維空間中的波束偏轉(zhuǎn)與聚焦146
8.3透過平面界面的波束偏轉(zhuǎn)148
8.4透過平面界面的波束偏轉(zhuǎn)和聚焦149
參考文獻(xiàn)153
第9章相控陣線性系統(tǒng)模型154
9.1線性系統(tǒng)建模和聲波生成154
9.2線性系統(tǒng)建模和聲波接收158
9.3接收過程和聲束柵瓣162
9.4完整超聲測(cè)量過程的線性系統(tǒng)模型164
參考文獻(xiàn)166
第10章超聲相控陣系統(tǒng)函數(shù)167
10.1聲/彈性傳遞函數(shù)模型167
10.2振元的系統(tǒng)函數(shù)176
參考文獻(xiàn)179
第11章超聲相控陣檢測(cè)模型180
11.1互易關(guān)系180
11.2液浸式超聲檢測(cè)模型184
11.3接觸式超聲檢測(cè)模型185
11.4簡(jiǎn)化的小缺陷檢測(cè)模型186
11.5定量成像的檢測(cè)模型191
11.6二維問題的測(cè)量模型199
參考文獻(xiàn)204
第12章相控陣成像導(dǎo)論205
12.1合成孔徑成像205
12.2全聚焦成像207
12.3成像過程209
12.4遠(yuǎn)場(chǎng)成像檢測(cè)模型212
12.5成像仿真224
參考文獻(xiàn)236
第13章成像測(cè)量模型238
13.1脈沖回波成像238
13.2全矩陣成像245
13.3基于線陣的二維成像250
13.4討論258
13.5成像測(cè)量模型總結(jié)259
參考文獻(xiàn)264
第14章陣元邊界條件和其他建模問題267
14.1有限阻抗障板模型267
14.2有限阻抗障板上陣元的線源模型270
14.3其他建模問題277
參考文獻(xiàn)278
附錄ABeylkin行列式279
A.1三維成像的Beylkin行列式(一般情況)279
A.2三維成像的Beylkin行列式(脈沖回波情況)281
A.3二維成像的Beylkin行列式282
參考文獻(xiàn)284
附錄B角度面積比285
B.1單一介質(zhì)中檢測(cè)時(shí)的角度面積比285
B.2通過平界面檢測(cè)時(shí)的角度面積比286
參考文獻(xiàn)289
附錄CMATLAB函數(shù)與腳本290
C.1單陣元的聲束模型290
C.2延時(shí)法則和變跡法則290
C.3陣列聲束模型291
C.4其他函數(shù)291
C.5程序列表292" 2100433B
《大設(shè)計(jì)》無(wú)所不在。在會(huì)議室和戰(zhàn)場(chǎng)上;在工廠車間中也在超市貨架上;在自家的汽車和廚房中;在廣告牌和食品包裝上;甚至還出現(xiàn)在電影道具和電腦圖標(biāo)中。然而,設(shè)計(jì)卻并非只是我們?nèi)粘I瞽h(huán)境中的一種常見現(xiàn)象,它...
構(gòu)成設(shè)計(jì)的內(nèi)容簡(jiǎn)介
本書分為上篇“平面構(gòu)成”和下篇“色彩構(gòu)成”兩個(gè)部分,每一部分的最后章節(jié)選編了一些本校歷年來(lái)學(xué)生的優(yōu)秀作品作為參考,圖文并茂、深入淺出。此外,本書最后部分附有構(gòu)成運(yùn)用范例及題型練習(xí),可供自考學(xué)生參考。本...
本書從招貼的起源、發(fā)展到現(xiàn)代招貼設(shè)計(jì)的運(yùn)用,闡述了招貼的分類、功能及設(shè)計(jì)形式等基本知識(shí)。全書以圖文并茂的形式講述了如何將理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際的招貼設(shè)計(jì)中。全文內(nèi)容基礎(chǔ),表述深度恰當(dāng),以簡(jiǎn)單的理論知識(shí)引領(lǐng)...
格式:pdf
大?。?span id="xdppug0" class="single-tag-height">1.6MB
頁(yè)數(shù): 3頁(yè)
評(píng)分: 4.7
本文首先介紹了超聲相控陣技術(shù)的原理及特點(diǎn),然后從管道對(duì)接焊縫、接管座角焊縫、汽輪機(jī)葉片葉根和小徑管缺陷的檢出等幾方面探討超聲相控陣技術(shù)在電力工業(yè)中的應(yīng)用,以期為超聲相控陣技術(shù)的發(fā)展及其在電力工業(yè)無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用提供借鑒。
格式:pdf
大?。?span id="lfaqldj" class="single-tag-height">1.6MB
頁(yè)數(shù): 3頁(yè)
評(píng)分: 4.7
哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 -IV- 目錄 摘要 .......................................................................................................................... I Abstract ................................................................................................................. II 第 1 章 緒論 ........................................................................................................... 1 1
1.1 動(dòng)作原理
超聲相控陣是超聲探頭晶片的組合,由多個(gè)壓電晶片按一定的規(guī)律分布排列,然后逐次按預(yù)先規(guī)定的延遲時(shí)間激發(fā)各個(gè)晶片,所有晶片發(fā)射的超聲波形成一個(gè)整體波陣面,能有效地控制發(fā)射超聲束(波陣面)的形狀和方向,能實(shí)現(xiàn)超聲波的波束掃描、偏轉(zhuǎn)和聚焦。它為確定不連續(xù)性的形狀、大小和方向提供出比單個(gè)或多個(gè)探頭系統(tǒng)更大的能力。
超聲相控陣檢測(cè)技術(shù)使用不同形狀的多陣元換能器產(chǎn)生和接收超聲波束,通過控制換能器陣列中各陣元發(fā)射(或接收)脈沖的不同延遲時(shí)間,改變聲波到達(dá)(或來(lái)自)物體內(nèi)某點(diǎn)時(shí)的相位關(guān)系,實(shí)現(xiàn)焦點(diǎn)和聲束方向的變化,從而實(shí)現(xiàn)超聲波的波束掃描、偏轉(zhuǎn)和聚焦。然后采用機(jī)械掃描和電子掃描相結(jié)合的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像成像。
通常使用的是一維線形陣列探頭,壓電晶片呈直線狀排列,聚焦聲場(chǎng)為片狀,能夠得到缺陷的二維圖像,在工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。
超聲相控陣應(yīng)用實(shí)例
不同廠家超聲相控陣設(shè)備的功能、操作及顯示方式等各不相同,但是檢測(cè)應(yīng)用基本相同。本文現(xiàn)以以色列Sonotron NDT 公司生產(chǎn)的相控陣設(shè)備(即ISONIC-UPA) 應(yīng)用為例來(lái)分析介紹。ISONIC-UPA 設(shè)備有其獨(dú)特的技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),不同于其他廠家的相控陣設(shè)備,體現(xiàn)了超前的理念。
1 角度補(bǔ)償
傳統(tǒng)工業(yè)相控陣定量方法不具有角度、聲程、晶片增益修正技術(shù),多晶片探頭通過楔塊入射到工件內(nèi)部時(shí)存在入射點(diǎn)漂移現(xiàn)象和能量分布變化。采用單一入射點(diǎn)校準(zhǔn)方式與常規(guī)距離-波幅曲線修正,造成的扇形掃查區(qū)域中能量分布不均勻及測(cè)量誤差等問題未能有效解決,如圖7 所示。而ISONIC-UPA 相控陣設(shè)備具有角度補(bǔ)償功能,能有效地解決此類問題。
所謂角度補(bǔ)償就是針對(duì)不同的聚焦法則,輸入扇形掃查所需的角度范圍及入射角度的增量后,晶片可以分別進(jìn)行角度增益調(diào)整,也就是晶片角度增益修正。
有了角度增益補(bǔ)償設(shè)置功能,可以取代傳統(tǒng)的通過設(shè)置DAC曲線的方法來(lái)補(bǔ)償增益變化。在ASME Case2557 標(biāo)準(zhǔn)中明確指出進(jìn)行扇形掃描時(shí)要進(jìn)行角度增益補(bǔ)償。角度增益補(bǔ)償曲線如圖8所示,經(jīng)過角度補(bǔ)償后得到的等量化數(shù)據(jù)。
2 二次波顯示
傳統(tǒng)相控陣扇形掃查采用單純的聲程顯示,不能顯示缺陷的真實(shí)位置。這種成像模式將處在二次波位置上的缺陷轉(zhuǎn)換成一次波位置進(jìn)行成像顯示,給分辨缺陷的具體位置增加難度,不能直觀給出缺陷真實(shí)位置。對(duì)于檢測(cè)角焊縫、T 形焊縫、K形焊縫及Y 形焊縫無(wú)法顯示真實(shí)成像結(jié)果,使該成像模式的應(yīng)用受到限制,僅能用于檢測(cè)對(duì)接接頭。
而ISONIC-UPA 采用二次波檢測(cè)成像顯示模式,成像結(jié)果與真實(shí)幾何結(jié)構(gòu)一致。這種成像模式能直觀顯示缺陷的位置及被檢工件焊縫的真實(shí)結(jié)構(gòu),這是聲程顯示成像模式無(wú)法比擬的。
通道數(shù):64個(gè);發(fā)射中心頻率:0.5到20MHz;時(shí)間延遲:可精確到4納秒;可編程脈沖電壓賦值:3到190伏(峰峰值)。