Page 73 - 无损检测2022年第四期

宋双官,等:
不同激活孔径和聚焦深度对相控阵超声横波检测灵敏度的影响

值位于焦点附近; 当聚焦在近场区外时, 能量极大值 度与焦点设置的具体位置无关。

位于近场区附近。也可能由于焦距接近近场区, 整个 ( 3 )从灵敏度角度来看, 聚焦可以提高焦点附近
焦距范围内声束能量较为均匀, 聚焦带来的焦点处能 灵敏度, 非聚焦声束的整个声场灵敏度较为均匀。
量增加并不明显, 同时衰减的影响超过聚焦的影响, 3.3 特定检测深度时激活孔径及聚焦深度对灵敏
使整个声束能量呈现单调递减的状态, 如图 7 聚焦 度的影响
180mm 曲线及图6 ( a ),( b ) 的聚焦20mm 曲线。 实际工作中还有一种情况, 在有明确的关注深

( 2 )焦点设置在近场区内时可以有效聚焦, 获 度范围或已知缺陷的大概埋深时, 为了得到较高检
得焦点附近的更高灵敏度, 但是在越过焦点之后灵 测灵敏度, 需要选择合适的激活孔径和聚焦深度。
敏度下降速度快于非聚焦状态下的; 焦点设置在近 针对这种情况, 笔者绘制了特定深度时, 激活孔径和
场区外时, 声束为非聚焦状态, 整个深度范围内灵敏 聚焦深度与灵敏度的关系曲线, 如图 8 所示。

图 8 特定深度时, 激活孔径和聚焦深度与灵敏度的关系

通过 对 这 几 组 数 据 进 行 分 析, 可 以 得 到 以 下 瓣旁瓣引起的噪声。其中电噪声会随着增益的增
结论。 大而增大, 晶粒噪声与缺陷信号同步起落, 栅瓣旁
( 1 )在激活孔径尺寸相同的情况下, 不同晶片 瓣引起的 噪 声 较 为 复 杂, 其 与 单 个 晶 片 宽 度 与 波

数的探头声场变化趋势相同, 而晶片数更少的探头 长的比值有关, 也与偏转角度和焦距有关。因此,
由于晶片间隙更小, 有效晶片面积占比更大, 所以灵 在不考虑 栅 瓣 旁 瓣 问 题 的 情 况 下, 可 以 认 为 较 高
敏度更高。 的检测灵 敏 度 降 低 了 检 测 所 需 增 益, 对 信 噪 比 有

( 2 )在单个晶片尺寸相同的情况下, 在声程较长 一定优化作用。
的区域, 更大的激活孔径聚焦效果更好, 焦点处灵敏
4 结语
度更高, 但是在声程较短的区域, 该结论不一定成立。
实际工 作 中 除 了 灵 敏 度 之 外, 还 应 关 注 其 信 通过测定 3 组激活孔径和不同聚焦深度下, 一
噪比。相控阵超声检测中的噪声主要来自 3 个方 系 列不同深度横通孔在 55° 横波下的检测灵敏度,

面: ① 仪器电噪声; ② 材料内部晶粒噪声; ③ 由栅 ( 下转第 66 页)

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2022 年 第 44 卷 第 4 期
无损检测