Page 64 - 无损检测2022年第七期
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张国强,等:
奥氏体焊缝的两种超声检测方法对比
图 2 试块的全聚焦相控阵成像
图 1 试块结构示意 缺点。
2 检测原理 3 两种技术的声场分布对比
全聚焦相控阵技术实际上包括全矩阵数据采集 两种技术在原理上有明显的不同, 所以其声场
( FMC ) 和全聚焦数据处理( TFM ) 两个过程 [ 1 ] 。 分布也有明显的差异。双晶聚焦探头的声束集中,
FMC 采集的数据 需要通过 TFM 处理 后再以 指向性好, 扩散范围也小, 在焊缝厚度方向上的覆盖
图像的形式显示出来。 TFM 过程如下: 首先确定一 范围小; 全聚焦相控阵探头的声束分布引入了“ 场覆
个合理的检测数据重建区域( 目标区), 然后将目标 盖” 的概念, 在待检目标区内其声束覆盖范围大, 目
区进行空间离散化成为一个网格, 再基于相控阵探 标区内充满超声波能量 [ 2 ] , 与双晶聚焦技术相比, 单
头的晶片位置计算网格区域中每一点的聚焦法则。 次扫查能够覆盖的范围更大。
试块的全聚焦相控阵成像如图 2 所示。 以一个频率为 2.5 MHz , 晶片数量为 8×8 的
双晶聚焦纵波检测是一种特殊的脉冲反射超声 面阵探头为例进行说明。在设定的目标区范围内,
技术, 具有穿透粗晶组织能力强, 信噪比高的特点。 当幅值降低6dB 时, 中心声束向外扩散约20° , 而一
该技术要求所使用的双晶聚焦纵波斜探头具有宽带 个普通双晶聚焦探头的 -6dB 声束扩散角约为 2~
宽, 短脉冲的特性。双晶聚焦纵波斜探头主要依靠 4° 。双晶探头和全聚焦相控阵探头的波幅变化如图
缩 小目标区来降低噪声, 因此有效检测区域小是其 3 所示, 有效声束覆盖范围如图 4 所示。
图 3 双晶探头和全聚焦相控阵探头的波幅变化
4 检测结果对比分析
采用全聚焦相控阵技术, 选用频率为 2.5 MHz ,
单个阵元尺寸为 3 mm , 数量为 8×8 的 二维面阵
探头对试 块 进 行 检 测。探 头 中 心 距 为 25 mm , 检
测覆盖焊缝中心至熔合线的人工缺陷。焊缝中心
缺陷的全聚焦相控阵检测结果如图 5 所示。焊缝
熔合线 处 缺 陷 的 全 聚 焦 相 控 阵 检 测 结 果 如 图 6
图 4 双晶聚焦探头和全聚焦相控阵探头的 所示。
有效声束覆盖范围示意 由图 5 , 6 可以看出, 检测图像信噪比较好, 但近
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2022 年 第 44 卷 第 7 期
无损检测
