Page 89 - 无损检测2022年第八期

乔江伟,等:
近场对相控阵超声 TCG 校准的影响

40mm , TCG 校准完成后测量未校准的 20mm 横通

孔的波幅; 第二种校准点选择为 10 , 20 , 40mm , TCG
校准完成后测量未校准的30mm 横通孔的波幅。

此外, 考虑到相控阵超声有聚焦设置, 而焦点的
设置对超声波束声场能量分布存在影响, 因此对比
试验时加入聚焦与非聚焦的对比。聚焦设置时将焦

点设置在最大探测深度 40mm 处; 非聚焦设置时将

焦点设置在深度 500mm 处( 仪器无法选择不聚焦,
因此将聚焦深度设置在足够远处)。为了避免存在
损坏晶片以及其他设置参数对试验结果的影响, 分别
对两个相控阵探头进行了晶片检查, 逐个激活晶片确
认2组设置所用探头无损坏晶片, 两组设置的电压均
(

为80V , 脉冲宽度均设置为 1000 / 2 f f 为探头标称
频率), 均以探头主频设置带通滤波及平滑滤波。

3.1 聚焦深度 40mm 的 TCG 校准结果( 设置 A )
按照既定的试验内容, 将设置 A 对应的相控阵
探头连接到 PAUT 主机上, 按照表 1 内容安装对应
的楔块, 并在软件中输入相应的设置参数, 设置聚焦

深度 为 40 mm , 激 励 电 压 为 80 V , 脉 冲 宽 度 为
100ns , 5MHz带通滤波及平滑滤波。

使用 RB-3 试块上的深度为 10 , 30 , 40 mm 的 图 4 设置 A 中聚焦深度 40mm 的 TCG 校准结果

ϕ 3mm 横 通 孔 添 加 3 个 TCG 点, 将 所 有 角 度 在 TCG 校准完成后, 将探头移至非 TCG 校准点
3 个点的波幅均校准至满屏高度的 80%±5% , 校准 的 20mm 深横通孔上方, 前后移动探头找到每个角

结果如图 4 所示。 度在横通孔处的最高反射回波( 见表 4 )。
表 4 非校准点 20mm 深横通孔不同角度的回波波幅

角度 /( ° )
项目
40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70
波幅 % 97 98109113115112108103100 94 99 96100100 99 99 98 95 96 94 94 96 96 95102102106100106103102
3.2 其他试验结果 试验6 : 设置 B , 聚焦深度40mm , 校准点为10 ,

考虑到试验过程相似, 不对其他试验过程进行 20 , 40mm , 记录非校准点 30mm 波幅。

赘述, 参考 3.1 节, 分别完成其他试验内容。为使数 试验 7 : 设 置 B , 聚 焦 深 度 500 mm , 校 准 点 为

据对比结果更加直观, 将试验 1 至 8 得到的全部数 10 , 30 , 40mm , 记录非校准点 20mm 的波幅。

据统计记录在表 5 中, 并通过计算得到所有非 TCG 试验 8 : 设 置 B , 聚 焦 深 度 500 mm , 校 准 点 为

10 , 20 , 40mm , 记录非校准点 30mm 的波幅。
校准点 波 幅 与 校 准 目 标 参 考 水 平 80% 波 幅 的 dB
差, 一同记录在表 5 中。
4 试验结果分析
试验2 : 设置 A , 聚焦深度40mm , 校准点为10 ,

20 , 40mm , 记录非校准点 30mm 波幅。 对得到的数据进行对比和分析, 结果如下。

试验 3 : 设置 A , 聚焦深度 500 mm , 校 准点为 ( 1 )设置 A 所有检测角度的有效检测深度( 假

10 , 30 , 40mm , 记录非校准点 20mm 波幅。 设工件厚度为 20 mm ) 均在近场外, 当聚焦深度设

试验 4 : 设置 A , 聚焦深度 500 mm , 校 准点为 置在 500mm 时( 试验 3 和 4 ), 在非校准点处得到

10 , 20 , 40mm , 记录非校准点 30mm 波幅。 的回波波幅与参考波幅 80% 的 dB 差最大值分别为

试验5 : 设置 B , 聚焦深度40mm , 校准点为10 , 2.3dB 和2.9dB , 声压变化较为规律; 当聚焦深度设

30 , 40mm , 记录非校准点 20mm 波幅。 置为 40mm时( 试 验 1 和 2 ), 在 非 校 准 点 处 得 到 的
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2022 年 第 44 卷 第 8 期
无损检测