Page 74 - 无损检测2024年第四期

程宝谊,等:
核电混凝土相控阵超声检测的数值模拟分析

度不同时缺陷处的总声压曲线如图 14 所示, 可知,
缺陷处的声压幅值随偏转角度的增加而降低。

图 15 不同聚集深度下的阵元延迟时间曲线
的总声压曲线如由图 17 所示, 可知, 当聚焦距离相
差很小的情况下, 缺陷处的声压幅值也相差甚微。
为了探究聚焦距离相差较大时对缺陷处声压幅值的

影响, 对聚焦距离为 50 , 150 , 200mm 时进行比较分
析, 得到其声压曲线如图 18 所示, 可见, 当波束聚焦
于 100mm 深处时, 波幅较其他位置变化较大。

因此, 利用相控阵仪器进行核电混凝土缺陷检
测时, 声束聚焦距离对其影响较小, 在聚焦距离相差
图 13 声束偏转角度不同时的瞬态声场分布
较小的范围内可不予考虑。

图 14 声束偏转角度不同时缺陷处的总声压曲线
4.4 波束聚焦距离对混凝土缺陷检测的影响

此次试验的缺陷下表面位于距离阵列 90 mm
处。为了验证不同聚焦深度对缺陷检测的影响, 将

聚焦深度分别设为 80 , 90 , 100 , 110mm 。各个阵元
延时时间如图 15 所示, 可见, 第 7 阵元处的延迟时
间均为 0 , 第 3 阵元的延迟时间最长。随着各阵元
聚焦深度的增加, 其延迟时间递减, 第 0~7 阵元的
聚焦深度越深, 延迟时间越小。 图 16 不同聚焦距离下的瞬态声场分布
不同聚焦距离下瞬态声场分布如图 16 所示, 可 因此, 利用相控阵仪器进行混凝土缺陷检测时,
知, 随着聚焦深度越接近缺陷位置, 声波聚焦位置也 初次检测之后需要根据延时法则动态控制声束偏转
逐渐靠近缺陷。其中瞬态声场分布图选取的是声波 角度, 使偏转角更加靠近缺陷, 得到更加明显的信

传到聚 焦 点 时 的 时 间, 聚 焦 距 离 为 80 mm 时, 取 号。而在实际的相控阵阵列设计中, 使用相控阵仪

37.24 μ s ; 聚焦距离为 90mm 时, 取 38.99 μ s ; 聚焦 器进行测量之前, 应先根据试验设置或预试验提前
距 离 为 100 mm 时, 取 53.77 μ s ; 聚 焦 距 离 为 设置相控阵参数( 如声束偏转角度), 以获得更加精

110mm 时, 取 64.19 μ s 。不同聚焦距离下 缺陷处 准的测量结果, 为检测提供保障。
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2024 年 第 46 卷 第 4 期

无损检测