Page 62 - 无损检测2023年第十二期

蔡彦强, 等:

相控阵超声虚拟探头的声压均匀性分析

不同阵元数虚拟探头在固定聚焦深度下, 固定深度的
底面回波增益值, 分析了其回波增益值的变化规律。

1 相控阵超声检测试验

1.1 试验仪器
试验中所用仪器为多普乐 Phascan32 : 64型相

控阵超声检测仪, 采用32阵元探头和直楔块进行检
测, RB-1型超声检测标准试块进行校准, 探头和楔
块的性能参数如表1所示。
表1 相控阵超声探头及楔块的性能参数

探头 楔块
楔块 高度 / 主偏移 / 次偏移 /
系列 名称
型号 mm mm mm
D2 4L32-0.5-10 SD2-NOL 20.00 23.25 15.00
图2 多阵元虚拟探头试验原理示意
1.2 试验过程 增益值, 无法准确反映其离散性, 为此对各阵元的增
按照相关要求将楔块和探头用固定螺栓组装完
益值取均值和标准方差, 然后分析数据的离散情况。
成, 将其置于涂有耦合剂的 RB-1试块的中部, 同时
相控阵超声检测试验数据如表2所示。
应避免标准试块上的横通孔对底面回波的影响。耦
1.2.2 多阵元虚拟探头检测试验
合剂采用机油, 试验开始前利用探头楔块组合将机
调整相控阵超声检测仪, 设置聚焦法则中扫面
油均匀涂抹在标准试块上, 并不断按压, 保证探头楔
模式为线性扫描, 设置聚焦深度为 40mm , 虚拟探
块组合与标准试块的良好耦合, 后将探头楔块组合
头( 孔径) 中, 分别将起始阵元设置为1 , 末阵元设置
固定于标准试块的某, 并保证压力恒定直至试验完
为32和阵元步进值设置为1固定不变, 后将检测仪
毕 [ 1 ] , 单阵元激发试验原理示意如图1所示, 多阵元
屏幕调整为 A 扫描的工作界面, 设置合理的闸门起
虚拟探头测试验原理示意如图2所示。
始位置、 宽度和阈值, 使其框住25mm 处的底面回
波, 回到聚焦法则界面, 将虚拟探头的阵元数设置为
1 , 检测界面下, 记录32组虚拟探头底面回波高度达
到满屏幕高度80%时的增益值; 后将阵元数设置为
2 , 步进值不变, 记录所有 31 组虚拟的探头的增益
值; 依次增加组成虚拟探头的阵元数, 重复以上的步
骤, 可以得到不同阵元数情况下, 探头可组成的所有
虚拟探头的增益值。需要注意的是, 如图2所示不
同阵元数设置所能组合出的虚拟探头的数量是不同
的。由于试验数据量较大, 笔者仅列出与分析方向
图1 单阵元激发试验原理示意
相关的试验数据经和经数学处理后的数据, 即不同
1.2.1 单阵元激发试验 阵元数情况下, 32阵元探头所能组合的所有虚拟探

选定探头和楔块类型, 设置聚焦法则中扫查模 头在底面回波高度达到满屏幕高度 80% 时的增益
式为线性扫描, 虚拟探头中, 起始和末阵元设置为 值均值和方差均值( 见表2 ) 当虚拟探头阵元数为32
1 , 阵元步进值固定为1不变, 后将检测仪屏幕调整 时, 虚拟探头个数为 1 , 为了分析的连贯性, 对单一
为 A 扫描的工作界面, 设置合理的闸门起始位置、 增益值也做形式上的均值和方差。
宽度和阈值, 使其框住25mm 处的底面回波, 回到

2 试验数据分析
聚焦法则界面, 依次增加起始阵元的顺序号, 如图1
所示。记录各阵元单独激发情况下, 底面回波高度 2.1 单阵元增益值离散性
达到满屏高度 80% 时的增益值。仅依靠各阵元的 相控阵超声检测中, 虚拟探头是由一定数量的
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2023年 第45卷 第12期
无损检测