超声检测系统综合性能测试
超声检测系统综合性能测试
Ⅰ试验目的：1）掌握仪器综合性能测试方法及测试流程。
2）掌握探头综合性能测试方法。
3）掌握系统综合性能测试方法。
4）掌握熟知仪器设备的使用方法及过程中所注意的事项
Ⅱ试验系统：
1）模拟式超声检测仪2）探头3）藕合剂4）尺子5）CSK-IA试块6）IB试块7）DB-PZ20-2平底孔
试块
【仪器综合性能测试】
{垂直线性}：
ⅰ实验步骤：
1）准备好试验过程中所需的仪器设备及器材。
2）将直探头放置DB-PZ20-2平底试块表面，将
探头压在试块保持耦合稳定，移动扫查孔的
反射回波。
3）调节衰减器是回波高度为100%满屏，此时
衰减应保留30dB余量，每次2dB增量调节
衰减器。
4）记录高度值，分析数据。计算出垂直线性误
差，整理试验设备。
ⅱ试验示意图：ⅲ：试验数据记录:
ⅳ计算及分析结果:
根据计算垂直线性误差为 6.9%小于8% 所以符合JB/T10061-1999的标准要求。
{动态范围}：
在上述垂直线性测试中，继续调解衰减器直至刚能辨认回波，总的衰减值即为动态范围，根据JB/T10061-1999标准要求动态范围应为26 dB
{水平线性测试}：
ⅰ试验步骤；
1）准备好试验过程中所需的仪器试块。
2）将直探头在IB试块上并耦合稳定。
3）节出6个底面回波后，将始波往左移，调节仪器依次使B1和B6的波高为80%，第一次波对准时基线
刻度0，B6对准时基线100%.
4）然后依次调节B2.B3.B4.B5.的波高为80%刻度，别读取前沿分别与20.40.60.80.的偏差a2.a3.a4.a5计
算出水平线性.
5）结果分析。整理试验器材。
ⅱ试验示意图：
ⅲ数据处理及结果分析：
分析：JB/T10061-1999标准要求水平线性误差应为小于2%.根据此测试结果是符合标准要求的。
{电噪声}
将仪器的灵敏度和扫描范围调至最大，在无外界干扰的情况下，电噪声信号的平均幅度的满屏高的百分比所得电噪声小于10%。
【探头综合性能测试】
{前沿距离}
ⅰ试验步骤：
1）准备好试验过程中所需要的仪器设备及测量工
具。
2）用K2斜探头放置CSK-IA试块上并耦合稳定
后。
3）向R=100圆弧前沿辐射声波，观察R100圆弧
面的反射回波。
4）在保持探头声束轴线与试块侧面平行时移动探
头直到相应的反射回波达到最高。
5）用尺子量取探头前沿至试块边缘的距离，计算
量取三次求平均值。
ⅱ试验示意图：
ⅲ记录数据：
ⅳ结果分析:
所测的前沿距离都在9—13mm之间，说明此探头性能符合标准要求。
{K值测试}
ⅰ试验步骤：
1）将K2探头放置相应的位置，耦合稳定。
2）在保持探头声束轴线与试块侧面平行时移动探头，直到相应的反射回波达到最高。
3）量取距离L，则应根据测得有关距离，计算K值。
（注意:要根据选用的不同公式计算）
4）测量三次求平均值，记录数据。
5）试验完成都整理仪器设备。
ⅱ试验示意图：
ⅲ试验数据：
ⅳ结果分析：
根据测量的实际K值与理论K值比较，若相差极小，可视为符合要求。（根据标准）
【系统的综合性能测试】
{灵敏度余量}
ⅰ直探头测试步骤：
1）选用试验过程中所需要的器材及测量工具。
2）仪器抑制于0或断开，其他调节取适当值。
3）将仪器的增益调制最大，调整衰减器，使电噪
声电平达到10%满刻度，设此时衰减读数为
a0
4）把直探头稳定耦合后在DB-PZ20-2的试块上
仔细扫查找到平底孔的最大回波，调节衰减使
回波调到80%满刻度，舍此时衰减器读数a1
则检测系统灵敏度余量为a=a1-a0
5）记录数据，分析数据。
6）试验完成后整理试验设备。
ⅱ斜探头测试步骤：
1) 选用试验过程中所需要的器材及测量工具。
2)仪器抑制于0或断开，其他调节取适当值。
3)将仪器的增益调制最大，调整衰减器，使电噪声
电平达到10%满刻度，设此时衰减读数为a0
4）把斜探头稳定耦合在CSK-IB试块仔细扫查R100
圆弧的最大回波，找到后将调解衰减器调整到80%
刻度，舍此时的衰减a1
5）整理数据两次取值计算灵敏度余量
a=a0-a1
7）试验完成后整理器材
ⅲ测试示意图：
ⅳ直探头和斜探头灵敏度数据计算结果：
{分辨率}
ⅰ直探头测试步骤:
1)仪器抑制至于0或断，调节适当值，直探头检测
系统的远场分辨率在CSK-IA试块测试。
2)将探头压在试块上并耦合，移动探头找到85mm
和91mm声程的反射波并使两波高度相等。（约
为20%）
3)调节衰减器和增益使两波达到80%，二者分贝数
之差，即为直探头检测系统的分辨率。
ⅱ斜探头测试步骤：
1）仪器抑制至于0或断，调节适当值，直探头检测系统的远场分辨率在CSK-IA试块测试
2）将探头压在试块上并耦合，移动探头找到直径50和直径44圆孔的反射波并使两波的高度（约为20%高度）3）调节增益衰减器使两波达到80%高度，两次分贝差就是远场分辨率。
4）记录数据，整理试验器材。
ⅲ试验示意图:
ⅳ数据记录；
超声导波检测技术的研究进展_周正干
综 述 NDT 无损检测 2006年第28卷第2期 超声导波检测技术的研究进展 周正干,冯海伟 (北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京 100083) 摘 要:综述近年来超声导波检测研究的最新进展。介绍导波在不同材料和结构中的频散特性及与之相关的理论成果。从导波的结构出发,分析了导波在介质中能量与位移的分布。论述了导波检测技术领域中数值分析方法和信号处理方面的一些新技术。 关键词:超声检测;导波;频散特性;有限元;边界元;信号处理 中图分类号:T G 115.28 文献标识码:A 文章编号:1000 6656(2006)02 0057 07Progress in Research of Ultrasonic Guided Wave Testing Technique ZHOU Zheng gan,FENG Hai wei (School of M echanical Engineering and Automation,Beijing University of Aeronautics and Astr onautics,Beijing 100083,China) Abstract:T he recent advances in ult rasonic g uided w ave testing technique are summar ized.Firstly,the disper se char acter istics and the r elated t heo retical r esults of the g uided wav es in differ ent mater ials and distinct structur es ar e intro duced.T hen,based o n the structure o f the g uided waves,the distr ibution o f the energ y and displacement o f guided w aves is ana lyzed.L ast ly ,some new techniques o f numer ical analy sis and signal pro cessing fo r g uided wav e no ndest ructive testing are descr ibed. Keywords:U ltr aso nic t esting ;G uided wav e;Disperse characterist ic;F inite element;Boundary element;Signal pr ocessing 相对于传统的超声波检测技术,超声导波具有传播距离远、速度快的特点,因此,在大型构件(如在役管道)和复合材料板壳的无损检测中有良好的应用前景。但目前,导波的一些机理和特性仍然不很清楚,导波的理论研究成为近年来无损检测界的热点。随着理论研究的深入,产生了很多有关导波的 新技术,促使其应用于更广泛的领域。 1 导波的分类 导波是由于声波在介质中的不连续交界面间产生多次往复反射,并进一步产生复杂的干涉和几何弥散而形成的。主要分为圆柱体中的导波以及板中的SH 波、SV 波、兰姆波(Lam b)和漏兰姆波[1]等。 根据Silk 和Bainto n 的理论[2] ,圆柱体中的导波分为 轴对称纵向模式L(0,m)(m =1,2,3, 收稿日期:2005 01 13 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50475006) )。 轴对称扭转模式T (0,m )(m =1,2,3, )。 非轴对称弯曲模式F(n,m )(n,m =1,2,3, )。各模式中整数m 是计数变量,反映该模式在管壁厚方向上的振动形态;整数n 反映该模式绕管壁螺旋式传播形态。其中,L(0,m )和T (0,m )模式是F(n,m )模式中n =0的特例。 虽然上述定义已被广泛接受,但是针对某些具体问题,研究人员也提出了不同的导波分类方法,以利于分析在具体问题中表现出来相似特征的导波模式。如Vo gt T 等[3] 在研究部分埋地圆柱体结构中的导波散射问题时提出了单一(v ,n)模式,其中v 1对应原弯曲模式;v =0对应原纵波和扭转模式。两种模式用计数变量n 区别。两种定义方式的模式,(0,1)对应L(0,1),(0,2)对应T(0,1),(0,3)对应L(0,2),(0,4)对应T (0,2)等。 2 频散特性与频散方程 频散是导波的主要特性之一,即导波的相速度 57
超声相控阵检测系统
超声相控阵检测系统
超声相控阵检测系统 摘要：在无损检测领域里，超声检测凭借可靠、安全、经济的优势，得到了越来越广泛的应用。超声相控阵系统由于具有独特的线性扫查、动态聚焦、扇形扫描的特点，成为近几年超声检测领域里的一个研究热点。本文介绍了超声相控阵的发展、在工业领域中的应用以及国内外现状。简述了超声相控阵系统工作原理、主要特点及相控阵系统的探头、超声发射接收电路、超声成像部分。说明了超声相控阵的研究在无损检测领域里具有广阔的应用前景。 关键词：无损检测；超声相控阵；相控阵探头；超声成像 Ultrasonic phased array testing system Liu Shengchun （College of information and communication Engineering, Harbin Engineering University, Harbin, Heilongjiang 150001, China） Abstract:In non-destructive detecting field, depending on the superiorities of credibility, security and economy, ultrasonic detecting is getting more and more broad application. Ultrasonic phased array system which has characteristics of linearity scanning , dynamic focus and sector scanning, is becoming a hot research in the ultrasonic detecting field in recent years.This paper introduce the development, status quo of ultrasonic phased array, and its application in industry. Briefly describe its work principle, main characteristic and phased array system including probe,ultrasonic transmitting and receiving circuit and ultrasonic imaging. It illuminates that there is a wide application foreground of ultrasonic phased array's research in non-destructive detecting field. Key words:Non-destructive defecting;Ultrasonic phased array;Phased array probe;Ultrasonic imaging 1 引言 超声相控阵技术已有40多年的发展历史，初期，由于系统的复杂
使用相控阵进行超声检测的常规步骤
使用相控阵 进行超声检测的常规步骤 2006.5.1 制作者：马克.戴维斯 美国无损检测学会超声三级 奥林巴斯无损检测
免责条款 使用这个程序之前仔细阅读下面的内容，你确信可以接受下面所有的条款和条件。 1．这个程序没有进行任何形式的授权，提供给客户的仅仅是一个最基本的原理，使用此程序的全部风险和后果由消费者和最终用户承担，奥林巴斯无损检测和戴维斯不能做出明确的和含蓄的保证，但是不包括商业上的承诺，要尊重此程序。 2．无论使用这个程序所产生的任何直接的、间接的和附带的损害结果，奥林巴斯无损检测和戴维斯不承担任何责任，包括商业利益的损失、商业中断、商业信息的丢失等等，在这个程序派生出来的其他技术，在这个协议之外或者不能使用这个程序，奥林巴斯已经考虑到这个损害的可能性。
目录 1.0 目的 2.0 范围 3.0 参考书目 4.0 超声相控阵检测设备 5.0 相控阵设备的线性 6.0 相控阵探头可操作确认 7.0 相控阵系统校准 8.0 表面处理 9.0 扫查覆盖和扫查方法 10.0 记录评价标准和波幅判断 11.0 检测后的清理 12.0 文件 附录1 相控阵术语学 附录2 相控阵内不可用晶片的评价指导方针附录3 超声信号的缺陷定性 附录4 相控阵确定缺陷的尺寸
1.0目的 1.1这个程序提供了手动和带编码器的相控阵检测焊缝和母材的 必要条件。 1.2这个程序也对相控阵的以下几个方面很有用 1.2.1 探测 1.2.2 定性 1.2.3 缺陷长度 1.2.4 缺陷位置：距离上表面或者下表面 1.2.5 缺陷尺寸：向内表面或者外表面延伸的连接裂纹 2.0 应用范围 2.1 此程序可以用于一般的相控阵检测，也可以用于炭钢和不锈钢的焊缝和母材的检测 2.2 这个程序可应用在0.5到1英寸的厚度上，为了和程序保持一致，有效的范围要乘以0.5到1.5倍（举个例子：最小的尺寸是0.25英寸，和最小的一样最大的尺寸是1 .5英寸）。 2.3 当需要一个标准的时候，此程序的设计论证了奥林巴斯无损检测相控阵系统Omniscan是符合美国机械工程师协会的标准。 2.4 使用Omniscan 相控阵系统做一个标准的测试演示实例。 2.5 针对产品外形和材料的特殊要求，设计一个大概的相控阵检测计划。 3.0 参考书目 3.1美国机械工程师协会，锅炉和压力容器标准，第四章第五节，
超声检查项目介绍
超声检查项目介绍 主要超声检查项目介绍 （一）常规超声检查： 1、腹部超声：各种脏器部位（肝胆脾胰、肾输尿管膀胱、前列腺、子宫附件、产科、胃肠、阑尾、腹部淋巴结、肾上腺、腹腔血管、胸腔、纵隔等）的炎症、结石、肿瘤、囊肿等各种疾病。 2、心脏彩超：各种先天性心脏病、心脏瓣膜病变、心肌病变、感染性病变、肺源性心脏病、冠心病、高心病、肺栓塞、心脏肿瘤、心包疾病以及心功能测定等。 3、浅表及小器官：小儿颅脑、眼球、甲状腺、乳腺、腮腺、喉、颌下腺、颈部肿块、食道上段、腋窝及锁骨上淋巴结、腹股沟区、男性生殖器官（阴囊、阴茎、精囊、精索）及浅表软组织肿块等。 4、骨胳与肌肉系统：膝关节、肩关节、肘关节、踝关节、腕关节、月国窝、跟腱、肢体肿块、局部肌肉等。 5、血管彩超：颈部血管、脑血管、上肢血管、下肢血管、腹腔血管等，可显示血管内血栓、血管狭窄、内膜斑块、动脉瘤等病变。血管超声检查适应症1）、糖尿病、高血压、高血脂引起的动脉粥样硬化，包括动脉闭塞狭窄、动脉瘤等。 2）、动脉炎，包括血栓闭塞性脉管炎、多发性大动脉炎等。 3）、动脉栓塞，动脉或静脉血栓形成。 4）、静脉炎，静脉瓣功能不全和浅静脉曲张。 5）、先天性动静脉发育异常，如畸形、缺如或瘤样扩张、先天性动－静脉瘘等。 6）、动脉、静脉手术或非手术治疗后的随访观察。
7）、不明原因的肢体肿胀的鉴别诊断。 6、腔内超声检查：经直肠检查前列腺、精囊；经阴道检查子宫、附件、盆腔 （二）介入性超声检查与治疗： 1、实性器官或肿块穿刺活检； 2、肝、肾、卵巢囊肿抽液硬化治疗； 3、脓肿引流； 4、肝癌硬化、氩氦刀治疗； 5、心包抽液； 特殊超声检查项目介绍 ★超声心动图检查 超声心动是利用现代电子技术和超声原理检查心脏的一种对人体无创伤、无痛苦、重复性强的检查技术，它可以在人体上直接观测心脏各腔室、心肌厚度、瓣膜形态和活动以及心脏的功能，已成为心脏科不可缺少的检查手段。 一、目前应用于心脏检查的几种类型的超声心动图检查有： （1）M型超声心动图
大型薄板中超声导波的产生与鉴别
综 述 大型薄板中超声导波的产生与鉴别Ξ 冯占英1,2 周正干2 高翌飞2 (1.军事交通学院装运机械系,天津 300161;2.北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京 100083) 摘 要:介绍了目前大型构件超声检测的发展现状;讲述了导波特性的频散特性和模式;说明了导波在大型铝板中的激励方法;分析了导波的表现形式及其与普通横波的区别;阐明了导波模式的鉴别方法。 关键词:导波;频散;模式;相速度;群速度 中图分类号:T G115.28 文献标识码:A 文章编号:167124423(2007)05201204 常规的超声检测方法是用超声探头在被测试件表面进行逐点扫描。当被检工件较大时,一般使用C 扫描方法对工件进行结果显示。这种方法费时且效率较低。随着大型构件在工业中越来越广泛的应用,迫切需要一种高效便捷的检测方法。于是,超声导波方法应运而生。由于导波检测快速方便的应用特点,目前已成为超声检测领域研究的热点。国外如英国帝国理工大学[1],美国宾西法尼亚大学[2]等,国内如北京工业大学[3],同济大学[4]等,研究领域主要集中在大型板壳、管道、铁轨等,其中部分产品已投入实际使用。但是在众多的文献资料中,几乎没有文献论述导波波形和模式的鉴别,这就给不少研究人员带来很大的不便,本文将着重对大型薄板中导波的产生和鉴别进行详细论述。 1 导波的特性 普通的体波是指在无限介质中传播的波,同体波不同,导波是指由于介质边界的存在而产生的波,如表面波、L am b波和界面波等。正是因为边界的存在,波的传播以反射与折射的方式与边界发生作用,且发生横波和纵波间的模态转换。于是,导波就呈现出了普通超声波所不具有的一些特点。最主要的特征就是导波的频散现象和多模式。 1.1 频散现象 对于普通的纵波、横波,它们在介质中传播时,传播过程中其振动相位不会随频率变化,因此它们的群速度和相速度相同。导波则不同,导波在介质中传播时,传播速度随频率而变化。由于一般超声脉冲都是由许多不同频率的连续波叠加而成的,即有多次谐波成分,所以导波中各成分相应的传播速度不同,介质中的质点振动是各谐波作用下的振动合成。对于板中的导波(兰姆波)而言,它的相速度是相同频率波前的传播速度,是板厚与频率乘积的函数,而它的群速度是不同频率所组成的波包的传播速度[1,5]。铝板的频散曲线如图1所示 。 图1 铝板中兰姆波的频散曲线 第31卷第5期2007年10月 无损探伤 N D T V o l.31N o.5 O ctober.2007 ()
超声相控阵检测教材超声相控阵技术
第三章超声相控阵技术 3.1 相控阵的概念 3.1.1相控阵超声成像 超声检测时，如需要对物体内某一区域进行成像，必须进行声束扫描。相控阵成像是通过控制阵列换能器中各个阵元激励（或接收）脉冲的时间延迟，改变由各阵元发射（或接收）声波到达（或来自）物体内某点时的相位关系，实现聚焦点和声束方位的变化，从而完成相控阵波束合成，形成成像扫描线的技术，如图3-1所示。 图3-1 相控阵超声聚焦和偏转
3.2 相控阵工作原理 相控阵超声成像系统中的数字控制技术主要是指波束的时空控制，采用先进的计算机技术，对发射/接收状态的相控波束进行精确的相位控制，以获得最佳的波束特性。这些关键数字技术有相控延时、动态聚焦、动态孔径、动态变迹、编码发射、声束形成等。 3.2.1相位延时 相控阵超声成像系统使用阵列换能器，并通过调整各阵元发射/接收信号的相位延迟（phase delay），可以控制合成波阵面的曲率、指向、孔径等，达到波束聚焦、偏转、波束形成等多种相控效果，形成清晰的成像。可以说，相位延时（又称相控延时）是相控阵技术的核心，是多种相控效果的基础。 相位延时的精度和分辨率对波束特性的影响很大。就波束的旁瓣声压而言，文献研究表明，延时量化误差产生离散的误差旁瓣，从而降低图像的动态范围。其均方根（RMS）延时量化误差与旁瓣幅值之比为 （式3-1） 式中，； N-----阵元数目； μ----中心频率所对应一个周期与最小量化延时之比。 图3-2示出了延时量化误差引起的旁瓣随N、μ变化的关系曲线。早期的超声成像设备如医用B超中，由LC网络组成多抽头延迟线直接对模拟信号进行延迟，用电子开关来分段切换以获得不同的延迟量。这种延迟方式有两大缺点：①延迟量不能精细可调，只能实现分段聚焦，当聚焦点很多时需要庞大的LC网络和电子开关矩阵；②由于是模拟延迟方式，电气参数难以未定，延时量会发生温漂、时漂、波形容易被噪声干扰。
泌尿系统超声检查指南
肾脏超声检查指南 适应症 1、先天性异常：肾发育不全、肾缺如、异位肾、融合肾等诊断 与鉴别。 2、囊性肿物：孤立性肾囊肿、多囊肾、囊性肾发育不全等的诊 断与鉴别。 3、肾肿瘤：肾实性肿瘤、肾盂肿瘤、转移性肿瘤等。 4、肾感染性疾病：肾盂肾炎、肾脓肿、脓肾、肾周围脓肿、肾 结核、黄色肉芽肿性肾盂肾炎等。 5、肾创伤。 6、肾结石。 7、尿路梗阻，肾积水。 8、肾血管性疾病：肾动脉狭窄、肾动脉栓塞及肾梗塞、动静脉 痿等。 9、无功能性肾或不显影肾的诊断和鉴别诊断。 10、移植肾及其并发症 11、肾实质弥漫性病变 12、肾脏超声造影及介入性操作的应用。 一、设备 检查肾脏时，通常采用线阵式或凸阵式探头。探头频率3-3.5MHZ，儿童或体形瘦小的成年人可采用5MHZ。
二、一般不需要做特殊准备，如同时检查输尿管或膀胱，在检查前1-2 小时喝温水400-600ml，待膀胱适度充盈后再检查。 三、体位 俯卧位：受检者俯卧于检查床上，采用此体位便于检查肾脏长轴与横断面。有时肾上极受肺及肋骨的影响而不能显示，呼气时部分患者肺下界 上移，可显示肾上极，而部分患者的肾上极可遮盖更多，需吸气下检 查，故选择呼气还是吸气要根据情况来定。仰卧位：取仰卧位后，充分 暴露上腹部和腰部，可做肾脏冠状断面及肾脏横断面检查。 侧卧位：检查肾脏最合理、最常用的体位。患者取左或右侧卧位。可做各种切面检查。 坐位与立位：受检者坐于凳上，两手抱头，充分暴露肾区，经背部或腰部检查肾脏。采取俯卧位和立位结合的方法进行探查，有利于观察肾脏 下移的程度。 四、检查方法： 肾冠状断面的检查：仰卧位或侧卧位，在腋后线第9-10肋间做冠状断 面检查。以肝脏和脾脏做透声窗观察右肾和左肾。此途径受肋骨的遮挡时应嘱患者深呼吸，使肾脏上下移动，可减少肋骨的影响。完整地显示肾脏轮廓线。肾实质及肾窦的回声。并显示内侧肾门之凹陷处。以此为标志，冻结图像后，可测量肾脏的长径、肾实质的厚度。 肾脏纵断面检查：取俯卧位或侧卧位。探头置于背部或侧腰部，显示肾脏后，调节肾脏位置和方向，使探头与肾长轴平行，由内向外可显示肾的一系列纵断切面。常在该切面进行肾的长轴测量
超声导波检测技术原理
超声导波检测技术 超声导波（Ultrasonic Guided Wave）检测技术利用低频扭曲波（Torsinal Wave）或纵波（Longitudinal Wave）可对管路、管道进行长距离检测，包括对于地下埋管不开挖状态下的长距离检测。 超声导波（也称为制导波）的产生机理与薄板中的兰姆波激励机理相类似，也是由于在空间有限的介质内多次往复反射并进一步产生复杂的叠加干涉以及几何弥散形成的。但是对于管道检测，在一般管壁厚度下要产生适当的波型，则需要使用比通常超声波探伤低得多的频率，导波通常使用的频率f＜100KHz，因此导波对单个缺陷的检出灵敏度与通常使用频率在MHz级别的超声检测相比是比较低的，但是导波检测的优点是能传播20~30米长距离而衰减很小，因此可在一个位置固定脉冲回波阵列就可做大范围的检测，特别适合于检测在役管道的内外壁腐蚀以及焊缝的危险性缺陷。低频导波长距离超声检测法用于管道在役状态的快速检测，内外壁腐蚀可一次探测到，也能检出管子断面的平面状缺陷。 超声导波应用的主要波型包括-扭曲波（Torsinal Wave，也简称为扭波）和纵波（Longitudinal Wave）。 扭曲波的特点是能够一边沿管子周向振动，一边沿管子轴 向传播，声能受管道内部液体影响较小（在导波检测时， 液体在管道中流动是允许的），回波信号能包含管轴方向 的缺陷信息，通常能得到清晰的回波信号，信号识别较容 易，在应用中需要换能器数量少，重量轻、费用省、因管 内液体介质而产生的扩散效应较小，波型转换较少，检测 距离较长，对轴向缺陷灵敏度高。 纵波特点是一边沿管子轴向振动，一边沿管子轴向传播， 回波幅度与缺陷性状关系不大，回波信号不如扭波清晰， 因为受管内流体流动的影响，也受探头接触面的表面状态 影响较大（油漆、凹凸等）受被测管内液体介质流动的影 响很大。 超声导波检测装置主要由固定在管子上的探伤套环（探头矩阵）、检测装置本体（低频超声探伤仪）和用于控制和数据采样的计算机三部分组成。 探头套环由一组并列的等间隔的环能器阵列组成，组成阵列的换能器数量取决于管径大小和使用波型，换能器阵列绕管子周向布置。 探伤套环的结构按管道尺寸采用不同节环-可以是一分为二，用螺丝固定以便于装拆（多用于直径较小的管道），或者充气式环（柔性探头套环），靠空气压力紧套在管子上（多用于直径较大的管道）。接触探头套环的管子表面需要进行清理但无须耦合剂，亦即除安放探头环的位置外，无需在清除和复原大面积包覆层或涂层上花费功夫，这也是超声导波检测的优点之一。超声导波探头套环上的探
超声相控阵检测教材-第三章-超声相控阵技术
第三章超声相控阵技术 3.1相控阵的概念 3.1.1相控阵超声成像 超声检测时，如需要对物体内某一区域进行成像， 必须进行声束扫描。相控阵成像是通 过控制阵列换能器中各个阵元激励（或接收）脉冲的时间延迟，改变由各阵元发射（或接收） 声波到达（或来自）物体内某点时的相位关系，实现聚焦点和声束方位的变化，从而完成相 控阵波束合成，形成成像扫描线的技术，如图 3-1所示。 图3-1 相控阵超声聚焦和偏转
3.2相控阵工作原理 相控阵超声成像系统中的数字控制技术主要是指波束的时空控制， 采用先进的计算机技 术，对发射/接收状态的相控波束进行精确的相位控制，以获得最佳的波束特性。这些关键 数字技术有相控延时、动态聚焦、动态孔径、动态变迹、编码发射、声束形成等。 3.2.1相位延时 相控阵超声成像系统使用阵列换能器，并通过调整各阵元发射 /接收信号的相位延迟 （phase delay ）,可以控制合成波阵面的曲率、指向、孔径等，达到波束聚焦、偏转、波束 形成等多种相控效果，形成清晰的成像。可以说，相位延时（又称相控延时）是相控阵技术 的核心，是多种相控效果的基础。 相位延时的精度和分辨率对波束特性的影响很大。 就波束的旁瓣声压而言， 文献研究表 明，延时量化误差产生离散的误差旁瓣，从而降低图像的动态范围。其均方根（ ,r . / \ 诙爲 式中， 一-—— N-----阵元数目； 尸--中心频率所对应一个周期与最小量化延时之比。 图3-2示出了延时量化误差引起的旁瓣随 N 、□变化的关系曲线。早期的超声成像设备 如医用B 超中，由LC 网络组成多抽头延迟线直接对模拟信号进行延迟， 用电子开关来分段 切换以获得不同的延迟量。这种延迟方式有两大缺点：①延迟量不能精细可调，只能实现分 段聚焦，当聚焦点很多时需要庞大的 LC 网络和电子开关矩阵；②由于是模拟延迟方式，电 气参数难以未定，延时量会发生温漂、时漂、波形容易被噪声干扰。 RMS ）延 （式 3-1）
无损检测新技术-超声波相控阵检测技术简介
无损检测新技术-超声波相控阵检测技术简介 夏纪真 无损检测资讯网 https://www.sodocs.net/doc/98799985.html, 广州市番禺区南村镇恒生花园14梯701 邮编：511442 摘要：本文简单介绍了超声波相控阵检测技术的基本原理、应用与局限性 关键词：无损检测超声检测相控阵 1 超声波相控阵检测技术的基本原理 超声波相控阵检测技术是一种新型的特殊超声波检测技术，类似相控阵雷达、声纳和其他波动物理学应用，依据惠更斯（Huyghens-Fresnel）原理：波动场的任何一个波阵面等同于一个次级波源；次级波场可以通过该波阵面上各点产生的球面子波叠加干涉计算得到。 并显示保真的（或几何校正的）回波图像，所生成材料内部结构的图像类似于医用超声波图像。 常规的超声波检测技术通常采用一个压电晶片来产生超声波，一个压电晶片只能产生一个固定的声束，其波束的传递是预先设计选定的，并且不能变更。 超声波相控阵检测技术的关键是采用了全新的发生与接收超声波的方法，采用许多精密复杂的、极小尺寸的、相互独立的压电晶片阵列（例如36、64甚至多达128个晶片组装在一个探头壳体内）来产生和接收超声波束，通过功能强大的软件和电子方法控制压电晶片阵列各个激发高频脉冲的相位和时序，使其在被检测材料中产生相互干涉叠加产生可控制形状的超声场，从而得到预先希望的波阵面、波束入射角度和焦点位置。因此，超声波相控阵检测技术实质上是利用相位可控的换能器阵列来实现的。超声波相控阵激发的超声波进入材料后，仍然遵循超声波在材料中的传播规律。因此，对于常规超声波检测应用的频率、聚焦的焦点尺寸、聚焦长度、入射角、回波幅度与定位等等，超声波相控阵也是同样应用的。 超声波相控阵探头的每个压电晶片都可以独立接受信号控制（脉冲和时间变化），通过软件控制，在不同的时间内相继激发阵列探头中的各个单元，由于激发顺序不同，各个晶片激发的波有先后，这些波的叠加形成新的波前，因此可以将超声波的波前聚焦并控制到一个特定的方向，可以以不同角度辐射超声波束，可以实现同一个探头在不同深度聚焦（电子动态聚焦）。此外，从电子技术上为阵列确定相位顺序和相继激发的速度可以使固定在一个位置上的探头发出的超声波束在被检工件中动态地“扫描”或“扫调”通过一个选定的波束角范围或者一个检测的区域，而不需要对探头进行人工操作。相控阵探头的关键特性包括：电子焦距长度调整、电子线性扫描和电子波束控制/偏角。 图1示出了超声波相控阵换能器实现电子聚焦和波束偏转的原理示意图。 图1超声波相控阵换能器实现电子聚焦和波束偏转的原理示意图超声波相控阵换能器的晶片不同组合构成不同的相控阵列，目前主要有三种阵列类型：线形阵列（晶片成间隔状直线形分布在探头中）、面形（二维矩阵）阵列和圆（环）形阵列，
超声波检测系统设计
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摘要 钢管在生产和加工的过程中，其内部或者外部会产生分层、裂纹等各种缺陷。目前比较广泛的一种无损检测方法是超声波探伤，它可以在不损伤被检测对象的内部结构的前提下进行检测。论文以超声探伤理论为基础，利用CPLD强大的逻辑处理功能结合单片机MCU作为系统的核心开发了超声检测系统。在论文设计的过程中，采用了模块化的设计方案，提高了系统的可靠性；在主控芯片上选择了低成本的单片机MCU和可编程逻辑控制器件CPLD,提高了系统开发的灵活性。 在设计中首先对超声波检测技术进行介绍，并对超声波检测的基本理论进行探讨。对设计中的数字式超声波探伤仪的总体设计及各功能模块进行探讨，之后重点研究超声检测系统的硬件设计，包括超声波的激励电路，信号处理模块，MCU模块以及数据采集处理系统的设计。最后利用LabVIEW对超声检测系统进行软件设计，并进行总体流程的设计及下位机的设计。 关键词超声波探伤虚拟仪器CPLD单片机
Abstract In the production and processing of iron and steel materials,its internal and external will produce a layered,cracks and other defects.The relatively wide range of a nondestructive testing method is ultrasonic flaw detection that can not damage the object to be detected in the internal structure of the premise of testing with the basis of the ultrasonic flaw detection theory,the CPLD and MCU are the core of system development of ultrasonic testing system.In the process,to design it use a modular design to improve the reliability of the system;and select low cost MCU single-chip microcomputer and programmable logic control device CPLD in the main control chip to enhance the system flexibility. In the paper, the ultrasonic detection technique is introduced,and then the basic theory of ultrasonic testing id discussed.Then the design of the digital ultrasonic flaw detector in the general design and the functional module is discussed,then focuses on the hardware design of ultrasonic detection system,including the ultrasonic transmitting circuit,receiving circuit,MCU module and data acquisition and processing system design.Finally using LabVIEW on ultrasonic detection system for the software design,the system software design of the overall process,ultrasonic excitation pulse signal generating,data acquisition system control logic in this paper. Key words Ultrasonicexamination VirtualInstrument CPLD MCU
管道超声导波检测技术
管道超声导波检测技术 发表时间：2018-08-14T11:41:10.603Z 来源：《防护工程》2018年第7期作者：张加恬[导读] 超声导波检测技术作为一种长距离、全范围的检测手段，已经发展成为国内外前沿的管道检测技术 浙江赛福特特种设备检测有限公司浙江杭州 310000 摘要：超声导波检测技术作为一种长距离、全范围的检测手段，已经发展成为国内外前沿的管道检测技术。超声导波技术作为新型的无损检测技术，因为其具有检测距离长、速度快、成本低并且可以检测到一般常规检测器无法检测的地方，例如有套管或者埋地管道等特殊管道。本文通过介绍管道超声导波检测技术的一些基础理论知识，提出这一检测技术的应用关键，对此，为以后人们能广泛应用管道超 声导波技术提出合理化的建议。 关键词：超声导波技术；管道；检测技术 在化工及其相关类工厂中大量压力管道被集中在管廊上，沿着装置或在厂区外布置。管廊上压力管道的距离长，离地距离高，而常规检测技术是单点检测，对于数量庞大的管道，其检测成本高，效率低。超声导波检测技术具有检测距离长，效率高且可以同时检测管道内外壁的优点。超声导波检测技术作为一种长距离、全范围的检测手段，已经发展成为重要的管道检测技术。 1 超声导波技术 1.1基本原理 导波原理好像平板中的板波，它发出的超声波频率比板波更低，它横穿整个管壁，并可以继续沿管壁传播上百米。当在传播过程中碰到缺陷、结构变化的地方，脉冲波会发生反射并沿管壁传播到传感器而被接收。这一特殊的工作原理决定了管道超声波可以应用于工业企业中大范围、远距离的检测中去，实现全覆盖管道壁。 1.2导波检测技术的应用范围、优缺点 应用于：管道、管状设备等。检测管道类型：无缝管、纵焊管等。优点：（1）一般常规超声波检测只能检测到管壁一个点的腐蚀情况，而管道导波检测技术可以利用一个检测点，从两个方向检测到几米甚至上百米管道腐蚀情况。（2）可以检测到常规检测技术无法检测到的地方，如埋地管道等特殊管道。（3）检测速度快、效率高、全方位覆盖，无漏检。（4）可敏感地感应到横截面检测面的金属损失，检测深度也达到管道横截面的4%。缺点：（1）超声导波不能对缺陷准确定性，定量也是不准确的，对可疑地方只能再根据其他检测方法进行进一步检测。（2）超声导波检测技术很难将单个点状缺陷和轴向条状缺陷检测出来。（3）焊接处的管道因为结构发生变化影响整个检测的长度和准确度。 2 弯管检测研究现状 导波在弯头部位容易发生频散和模态转换，并且导波能量将主要集中在弯头的背弯部位。因此导波检测弯头时，容易发现处于弯头背弯部位的缺陷，而可能漏检内弯的缺陷。在弯头生产时，弯头背弯处壁厚将小于内弯壁厚，且背弯处受到管道中介质冲刷的影响，更容易产生缺陷。因此采用超声导波检测弯头部位缺陷是可行的，但其难点在于信号分析。国内外对于弯管的研究还较少。 2.1国内研究概况 目前大多数从事导波检测的科研人员主要针对的是直管道的缺陷检测展开的研究，然而管道系统里的直管道绝大部分是 90°弯曲管道连接起来的，研究导波在弯曲管道中的传播在近年来变成一个热门的话题。学者已经对导波在弯曲处的传播特性进行了研究，并对弯管中缺陷的进行了检测，模态具有检测弯曲管道外侧区域的能力。也有学者通过改变90度弯头的曲率半径进行试验，模态在不同的曲率半径下，穿过90度弯头的能力（即透射系数）。 2.2导波检测仪器对比 超声导波的激励方式主要有压电晶片和磁致伸缩，相比于压电晶片式导波仪器，磁致伸缩激励方式易于实现非耦合状态下检测，且易于激励扭转模态导波。其中磁致伸缩导波检测是通过磁致伸缩效应和逆磁致伸缩效应激发和接收超声导波信号。铁磁体在外磁场作用下会引起磁畴的变化，而磁畴的变化也引起晶格的变形，从而产生振动激发应力波。反之，在磁场的作用下，铁磁体中晶格的变化会改变磁畴，从而影响外磁场的变化。磁磁致伸缩仪器的功放研制是关键点和难点。压电晶片激励超声导波的研究难点和热点在于晶片的研制。采用压电方式激励导波时难以激励纯正的扭转模态，但是很容易激励纵向模态导波，而磁致伸缩激励方式正好相反。在价格方面，压电晶片导波检测仪器比磁致伸缩导波仪器更昂贵。 3 超声导波检测方法 经过这么多年的发展，超声导波检测技术在压力管道中进行检测的技术得到了国内外很多研究机构的关注与研究。因为在实际生产作业中非常需要利用先进的检测技术对压力管道检测管道情况，所以超声导波技术逐渐浮出水面，成为管道检测的一大技术。 3.1单一模式导波检测 一般来说，激励源产生的波是处于其所在频域范围内所有的模式，是很复杂的，几乎是没办法直接利用这种信号直接进行分析的。但是如果利用一些特定的激励形式把复杂的信号转化成具有单一模式的信号，这样将大大减少工作强度。当前在国外研究领域，超声导波检测经常使用的单一模式导波是 L的模式。采用L模式的导波的优点在于：（1）在某个固定的频率带宽内，这种模式下的信号基本都是非频散的，意思就是导波的群速度和相速度都不会随着频率的变化而发生巨大变化，所以这样当导波进行传播时是相对稳定的，几乎不发生变形；（2）这种模式下的导波的传播速度是最快的，这样会使其他杂乱的、不需要利用的信号处在后面；（3）这种方法对内表面和外表面的灵敏度都很高，因此这种模式的导波不但可以检测内外表面的损伤，还可以沿径向方向进行检测。 3.2模态声发射技术 声发射技术是近五十年才发展起来的，但是因为其有很大的优势所以发展很迅速。这种技术是利用其在发生作用的时候可以快速释放能量对管带物体进行检测的，它的优势在于能够形成动态检测，而且覆盖面广。 3.3多模式导波检测
超声检测系统综合性能测试
超声检测系统综合性能测试 Ⅰ试验目的：1）掌握仪器综合性能测试方法及测试流程。 2）掌握探头综合性能测试方法。 3）掌握系统综合性能测试方法。 4）掌握熟知仪器设备的使用方法及过程中所注意的事项 Ⅱ试验系统： 1）模拟式超声检测仪2）探头3）藕合剂4）尺子5）CSK-IA试块6）IB试块7）DB-PZ20-2平底孔 试块 【仪器综合性能测试】 {垂直线性}： ⅰ实验步骤： 1）准备好试验过程中所需的仪器设备及器材。 2）将直探头放置DB-PZ20-2平底试块表面，将 探头压在试块保持耦合稳定，移动扫查孔的 反射回波。 3）调节衰减器是回波高度为100%满屏，此时 衰减应保留30dB余量，每次2dB增量调节 衰减器。 4）记录高度值，分析数据。计算出垂直线性误 差，整理试验设备。
ⅱ试验示意图：ⅲ：试验数据记录:
ⅳ计算及分析结果: 根据计算垂直线性误差为 6.9%小于8% 所以符合JB/T10061-1999的标准要求。 {动态范围}： 在上述垂直线性测试中，继续调解衰减器直至刚能辨认回波，总的衰减值即为动态范围，根据JB/T10061-1999标准要求动态范围应为26 dB {水平线性测试}： ⅰ试验步骤； 1）准备好试验过程中所需的仪器试块。 2）将直探头在IB试块上并耦合稳定。 3）节出6个底面回波后，将始波往左移，调节仪器依次使B1和B6的波高为80%，第一次波对准时基线 刻度0，B6对准时基线100%. 4）然后依次调节B2.B3.B4.B5.的波高为80%刻度，别读取前沿分别与20.40.60.80.的偏差a2.a3.a4.a5计 算出水平线性. 5）结果分析。整理试验器材。 ⅱ试验示意图：
超声相控阵相关知识
相控阵的概念起源于雷达天线电磁波技术，超声相控阵最早仅用于医疗领 域。近年来，随着微电子、计算机等新技术的快速发展，超声相控阵逐渐被应用 于工业无损检测领域。 超声相控阵通过各阵元发出声束的有序叠加可以灵活地生成偏转及聚焦声 束，不需更换探头即可完成对关心区域的高分辨率检测，且其特有的线性扫查、 扇形扫查、动态聚焦等工作方式可在不移动或少移动探头的情况下对零件进行高效率检测。因此，较传统的单晶片超声检测，超声相控阵的声束更灵活、检测速度更快、分辨率更高、更适用于形状复杂的零部件检测。 超声相控阵探头是将若干个独立的压电晶片按照一定的排列组合成一个阵 列，通过控制压电晶片的激励顺序及延时，来实现声束的偏转以及聚焦。 超声相控阵是基于Huygens-Fresnel原理，由各个阵元发出的超声波经过干涉形成预期的声束。以同一频率的脉冲激发各个阵元，并对各个阵元的激发时间施加一定的延迟，于是各阵元的发射声波产生了相位差，从而影响干涉结果，即可以形成偏转及聚焦声束。各阵元的激发延时一般被称为聚焦法则或延时法则。
&恤I hit IJI Itic fuiniiiiion of beam 聚焦点 崖焦百虫形處示豈 (b*i l he torm&twri of tu^using buMi 图2超声相控阵偏转疑聚焦声束的形成 与传统单晶片换能器的超声检测不同，超声相控阵不同的阵元组合与不同的聚焦法则相结合，形成了3种特有的工作方式，即线性扫查，扇形扫查和动态聚焦。 线性扫查 线性扫查，又称为电子扫查，具体步骤为: 1）假设相控阵阵元总数为N，令其中相邻的n（ 1v* N）个阵元为一组，对每一组阵元施加相同的聚焦法则 2）以设定的聚焦法则激发第一组阵元； 3）沿阵列长度方向向前移动一个步进值（一般为一个阵元晶片），以同样的 聚 焦法则激发第2组阵元。以此类推，直至最后一个阵元。一般将上述的一组阵元称 为一个序列。这样扫查完成后会得到N-n+1个序列回波信号，在不移动探头 的情况下就可以检测到较大区域。线性扫查的示意图如图3（ a）所示
相控阵超声新技术在电站设备无损检测中的实践思路探索(正式版)
文件编号：TP-AR-L2243 In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives. （示范文本） 编订：_______________ 审核：_______________ 单位：_______________ 相控阵超声新技术在电站设备无损检测中的实践思路探索(正式版)
相控阵超声新技术在电站设备无损 检测中的实践思路探索(正式版) 使用注意：该安全管理资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。 超声相控阵检测技术20世纪60年代就已经出 现，被应用于医疗领域。但是由于固体中波动传播复 杂性、系统复杂性和成本费用高等因素存在，限制了 超声相控阵检测技术在无损检测中的运用。而电子技 术和计算机技术以及压电复合材料等高新技术被广泛 综合应用，促进了超声相控阵技术发展，并且渐渐应 用到工业无损检测中。 现代技术飞速发展，带动了很多高新技术在超声 相控阵技术中被综合应用，从而降低了相控阵系统复 杂性与制作费用[1]
。而且相控阵技术具有比传统超声波检测更加明显的优势，使得超声相控阵检测技术被广泛应用于工业无损检测领域，并且日渐得到人们重视，迎来了很大的发展空间。 超声相控阵检测技术 超声相控阵检测技术建立在惠更斯原理上，其探头由许多个晶片组成。要应用时，则需要按照相关规则以及时序激活探头中一组或全部晶片，其中相控阵仪器的控制能力与检测需要决定着晶片激活数量。晶片被激活后，发出的超声波即为次波。每一个晶片的次波会彼此干涉，形成新波阵面并传播开来，从而形成超声波束检测工件。 无损检测技术 无损检测就是在不损坏被检测设备的基础上，根据物理特性将被检对象的内外部缺陷的位置、形状、
超声相控阵检测系统
超声相控阵检测系统 摘要：在无损检测领域里，超声检测凭借可靠、安全、经济的优势，得到了越来越广泛的应用。超声相控阵系统由于具有独特的线性扫查、动态聚焦、扇形扫描的特点，成为近几年超声检测领域里的一个研究热点。本文介绍了超声相控阵的发展、在工业领域中的应用以及国内外现状。简述了超声相控阵系统工作原理、主要特点及相控阵系统的探头、超声发射接收电路、超声成像部分。说明了超声相控阵的研究在无损检测领域里具有广阔的应用前景。 关键词：无损检测；超声相控阵；相控阵探头；超声成像 Ultrasonic phased array testing system Liu Shengchun （College of information and communication Engineering, Harbin Engineering University, Harbin, Heilongjiang 150001, China） Abstract:In non-destructive detecting field, depending on the superiorities of credibility, security and economy, ultrasonic detecting is getting more and more broad application. Ultrasonic phased array system which has characteristics of linearity scanning , dynamic focus and sector scanning, is becoming a hot research in the ultrasonic detecting field in recent years.This paper introduce the development, status quo of ultrasonic phased array, and its application in industry. Briefly describe its work principle, main characteristic and phased array system including probe,ultrasonic transmitting and receiving circuit and ultrasonic imaging. It illuminates that there is a wide application foreground of ultrasonic phased array's research in non-destructive detecting field. Key words:Non-destructive defecting;Ultrasonic phased array;Phased array probe;Ultrasonic imaging 1 引言 超声相控阵技术已有40多年的发展历史，初期，由于系统的复杂性、固体中波动传播的复杂性及成本费用高等原因使其在工业无损检测中的应用受限，主要应用在医疗领域[1,2]，如通过相控阵快速移动声束对被检器官成像[3]；利用其可控聚焦特性局部升温热疗治癌[4]。然而随着电子技术和计算机技术的快速发展，超声相控阵技术逐渐应用于工业无损检测，特别是在核工业及航空工业领域，如薄铝板摩擦焊缝热疲劳裂纹的检测[5]；核废料罐电子束环焊缝的全自动检测[6]；核电站主泵隔热板的检测[7]。近几年，随着超声相控阵技术发展，在油气管道领域里，超声检测正在代替射线检测[8-11]，因为