Page 90 - 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

表 5 TCG 校准试验数据

设置 A 设置 B

聚焦深度 40mm 聚焦深度 500mm 聚焦深度 40mm 聚焦深度 500mm
角度
试验 1 试验 2 试验 3 试验 4 试验 5 试验 6 试验 7 试验 8
波幅 dB 差 波幅 dB 差 波幅 dB 差 波幅 dB 差 波幅 dB 差 波幅 dB 差 波幅 dB 差 波幅 dB 差
40° 97 -1.7 64 1.9 96 -1.6 75 0.6 106 -2.4 51 3.9 123 -3.7 59 2.6
41° 98 -1.8 64 1.9 99 -1.9 78 0.2 110 -2.8 51 3.9 126 -3.9 60 2.5
42° 109 -2.7 64 1.9 99 -1.9 77 0.3 104 -2.3 52 3.7 126 -3.9 60 2.5
43° 113 -3.0 66 1.7 104 -2.3 75 0.6 107 -2.5 52 3.7 127 -4.0 57 2.9
44° 115 -3.2 66 1.7 100 -1.9 81 -0.1 107 -2.5 55 3.3 128 -4.1 56 3.1
45° 112 -2.9 64 1.9 102 -2.1 77 0.3 106 -2.4 56 3.1 127 -4.0 55 3.3
46° 108 -2.6 64 1.9 103 -2.2 72 0.9 112 -2.9 55 3.3 126 -3.9 55 3.3
47° 103 -2.2 66 1.7 104 -2.3 73 0.8 118 -3.4 54 3.4 128 -4.1 58 2.8
48° 100 -1.9 65 1.8 93 -1.3 73 0.8 124 -3.8 53 3.6 114 -3.1 61 2.4
49° 94 -1.4 64 1.9 91 -1.1 73 0.8 130 -4.2 51 3.9 118 -3.4 55 3.3
50° 99 -1.9 61 2.4 94 -1.4 70 1.2 134 -4.5 50 4.1 116 -3.2 56 3.1
51° 96 -1.6 58 2.8 94 -1.4 70 1.2 126 -3.9 48 4.4 115 -3.2 58 2.8
52° 100 -1.9 57 2.9 96 -1.6 67 1.5 131 -4.3 48 4.4 110 -2.8 59 2.6
53° 100 -1.9 56 3.1 95 -1.5 67 1.5 128 -4.1 47 4.6 102 -2.1 60 2.5
54° 99 -1.9 56 3.1 95 -1.5 67 1.5 128 -4.1 45 5.0 101 -2.0 57 2.9
55° 99 -1.9 55 3.3 96 -1.6 68 1.4 126 -3.9 44 5.2 102 -2.1 60 2.5
56° 98 -1.8 56 3.1 94 -1.4 68 1.4 130 -4.2 44 5.2 102 -2.1 59 2.6
57° 95 -1.5 55 3.3 96 -1.6 66 1.7 128 -4.1 43 5.4 110 -2.8 56 3.1
58° 96 -1.6 54 3.4 94 -1.4 68 1.4 124 -3.8 43 5.4 114 -3.1 54 3.4
59° 94 -1.4 53 3.6 94 -1.4 66 1.7 125 -3.9 41 5.8 120 -3.5 52 3.7
60° 94 -1.4 53 3.6 94 -1.4 69 1.3 128 -4.1 41 5.8 128 -4.1 50 4.1
61° 96 -1.6 54 3.4 94 -1.4 69 1.3 125 -3.9 41 5.8 130 -4.2 48 4.4
62° 96 -1.6 53 3.6 96 -1.6 65 1.8 123 -3.7 40 6.0 132 -4.3 49 4.3
63° 95 -1.5 49 4.3 94 -1.4 62 2.2 120 -3.5 40 6.0 136 -4.6 51 3.9
64° 102 -2.1 49 4.3 95 -1.5 59 2.6 113 -3.0 40 6.0 136 -4.6 51 3.9
65° 102 -2.1 52 3.7 94 -1.4 58 2.8 110 -2.8 37 6.7 138 -4.7 51 3.9
66° 106 -2.4 51 3.9 96 -1.6 58 2.8 110 -2.8 35 7.2 132 -4.3 49 4.3
67° 100 -1.9 51 3.9 98 -1.8 58 2.8 111 -2.8 35 7.2 140 -4.9 42 5.6
68° 106 -2.4 51 3.9 97 -1.7 58 2.8 108 -2.6 35 7.2 138 -4.7 47 4.6
69° 103 -2.2 51 3.9 95 -1.5 57 2.9 98 -1.8 38 6.5 124 -3.8 48 4.4
70° 102 -2.1 49 4.3 97 -1.7 58 2.8 96 -1.6 34 7.4 126 -3.9 48 4.4
的回波波幅与参考波幅 80% 的 dB 差最大值分别为
回波波幅与参考波幅80% 的dB 差最大值分别为3.

2dB 和 4.3dB , 显然聚焦点设置在检测区域内或附 4.9dB 和5.6dB 。分析数据说明尽管相控阵超声能

近时, 检测区域内声场能量分布发生变化, 与试验 3 够通过延迟控制每个晶片波束的干涉叠加, 但近场
和4 相比, 试验 1 和 2 在非校准点的灵敏度补偿精 内声压分布不均会导致波束能量变化较大, 此时无
确度有所下降。 论焦点设置在检测区域内还是非聚焦模式, 制作的

( 2 )设置 B 中所有检测角度的有效检测 深度 TCG 曲线均无法对非校准点深度进行有效增益补

( 假设工件厚度为 20 mm ) 在近场以内或近场附近 偿, 检测灵敏度差异较大。

( 70° ), 当聚焦深度设置在 40mm 时( 试验 5 和 6 ), ( 3 )不同标准中对于灵敏度变化的要求如表 6

在非校准点处得到的回波波幅与参考波幅 80% 的 所示, 两份国内标准要求灵敏度变化不大于 3dB 时,
dB 差最大值分别为4.5dB 和7.4dB ; 当聚焦深度设 无需采取措施或仅使用软件进行纠正; ISO 标准中要

置在 500mm 时( 试验 7 和 8 ), 在非校准点处得到 求灵敏度变化不大于4dB 时, 无需采取措施, 可用软
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2022 年 第 44 卷 第 8 期

无损检测