相控陣超聲成像與檢測設備超聲檢測設備與器材（五）1可編輯課件PPT相控陣超聲成像與檢測設備超聲波相控陣技術源于電子雷達相控陣技術超聲波相控陣技術已廣泛應用于醫用超聲成像與診斷2000年以來，國際上已有超聲波相控陣的無損檢測技術進入實用階段超聲波相控陣技術為代表的超聲成像技術將給無損檢測行業帶來新紀元2可編輯課件PPT3可編輯課件PPT4可編輯課件PPT超聲相控陣檢測原理定義探頭陣列許多較小尺寸的探頭單元有序排列成陣列，或者說將一個大尺寸的探頭按規則分割成許多獨立小單元探頭的陣列。形成陣列探頭。相位控制具有獨立電子引線的探頭單元稱為陣元。獨立控制各個陣元的發射和接收的微小延時，使之干涉疊加形成想要的波陣面。5可編輯課件PPT陣列的類型平面陣列：一維陣列：線陣，環陣二維陣列：矩陣，lo-theta陣列非平面陣列柱面6可編輯課件PPT線陣7可編輯課件PPT環陣8可編輯課件PPT矩陣9可編輯課件PPTlo-theta陣列10可編輯課件PPT陣列的特點和作用有確定的陣元相對位置或電腦通過傳感測知道陣元相對位置。陣元在相位控制作用方向的尺寸應約是波長數量級，相鄰陣元在相位控制作用方向的中心間距應約是波長數量級。電腦控制同步延時控制各陣元發射和接收相位，干涉疊加合成各種波陣面和聲束。11可編輯課件PPT相控陣的功能改變聲束位移改變的聲束角度改變聚焦距離和聚焦特性12可編輯課件PPT改變聲束角度13可編輯課件PPT改變聚焦距離14可編輯課件PPT改變聲束位移每次發射與接收用相控陣探頭的一部分陣元合成聲束每次發射與接收所用的陣元組合在整個陣列中依次移位完成線掃描15可編輯課件PPT檢測和掃查模式L-S相控陣扇掃1.swfL-D-SL-W-ST-W-S相控陣扇掃2.swfL-L相控陣線掃1.swf相控陣線掃2.swfT-W-LL-W-LL-D-L16可編輯課件PPT相控陣的功能相控陣技術實現了可動態變化的萬能探頭。應用于手動超聲檢測時通常以B掃描成像方式顯示圖象。包括L掃，S掃和組合掃查，還有二維掃查和相控陣編碼器掃查；應用于自動檢測時通常實現任意多個聲束的多通道自動檢測。17可編輯課件PPT相控陣儀器的結構實現流程：同步、發射延時控制、相控陣探頭、探頭電纜、接收和信號調理，接收延時控制，掃描信號合成，數據存儲，圖象轉換和處理，圖象顯示和分析。結構：同步、發射延時控制、相控陣探頭、探頭電纜、接收和信號調理，接收延時控制，掃描信號合成，數字化轉換，數據存儲器，嵌入式電腦系統。18可編輯課件PPT相控陣儀器的結構19可編輯課件PPT相控陣儀器的性能相控陣單元其他的和非相控陣單元一樣的電子特性可按照E1065或E1324中的描述測量相控陣儀器還有特殊的性能參數20可編輯課件PPT相控陣儀器的性能參數聲束輪廓和聚焦能力聲束指向能力晶元活性軟件計算（控制和顯示接收信號）楔塊補償接收增益線性21可編輯課件PPT聲束輪廓和聚焦能力主平面對每個延時法則，檢測深度范圍內聲束-6dB寬度沿深度的輪廓線。在各個延時法則的聲束寬度比測量反射體尺寸相對寬度小于2的范圍非主平面檢測范圍內聲束-6dB寬度沿深度的輪廓線22可編輯課件PPT聲束指向極限23可編輯課件PPT聲束指向極限24可編輯課件PPT聲束指向極限25可編輯課件PPT聲束指向極限26可編輯課件PPT晶元活性和校準在統一靈敏度的平面反射體條件下，獨立檢測各個陣元的是否發射，接收靈敏度。接收靈敏度應在建立延時法則時進行補償。27可編輯課件PPT晶元活性和校準28可編輯課件PPT晶元活性測試表陣元增益陣元增益陣元增益112232132431425415255162761728718298193092031102132112229可編輯課件PPT軟件計算能力

（控制和顯示接收信號）30可編輯課件PPT控制和顯示能力測試表序角度聲程深度距離序角度聲程深度距離15501525210502102531550315254205042025525505252563050630257355073525840508402594550945251050501050251155501155251260501260251365501365251470501470251575501575251680501680251785501785251931可編輯課件PPT聲線幅度和延時補償幅度補償因楔塊或其他原因，每個延時法則在相同的聲程上靈敏度有差異延時補償因楔塊或其他原因，每個延時法則在相同的聲程上回波延時有差異32可編輯課件PPT幅度補償33可編輯課件PPT幅度補償34可編輯課件PPT幅度補償35可編輯課件PPT延時補償36可編輯課件PPT延時補償37可編輯課件PPT延時補償38可編輯課件PPT幅度和延時補償序號增益延時序號增益延時序號增益延時11223213243142541526516276172871829819309203110213211223339可編輯課件PPT接收增益線性顯示高度線性-放大器線性幅度控制線性-增益控制精度時基線性40可編輯課件PPT41可編輯課件PPT42可編輯課件PPT43可編輯課件PPT44可編輯課件PPT