什么是相控陣探頭？相控陣探頭有哪些類型？

什么是相控陣探頭？相控陣探頭有哪些類型？相控陣探頭和常規(guī)探頭有什么區(qū)別？如果您有這樣的疑問，就來看看我們的解答吧。我們研發(fā)生產(chǎn)銷售各種工業(yè)和醫(yī)療使用的超聲波相控陣探頭，也可以按照您的需要進(jìn)行定做超聲相控陣探頭。

陣列是大量的同類物體排列組合的方式。 NDT超聲陣列的簡單形式應(yīng)該是以增加檢測的覆蓋范圍和 / 或提高檢測速度為目的，將一系列單晶探頭排列在一起的形式。以下為應(yīng)用這種陣列探頭的示例：

• 管件檢測：在探測管件的裂縫與分層缺陷，以及測量管件的總體厚度時(shí)經(jīng)常會使用多個(gè)探頭。
• 鍛件金屬工件的檢測：在這種檢測中，通常需要使用多個(gè)探頭在不同深度聚焦以探測出以帶狀形式排列的細(xì)小缺陷。
• 復(fù)合材料及金屬檢測：在材料的表面上線性排列多個(gè)探頭可以提高對復(fù)合材料中的分層缺陷或金屬中的腐蝕的檢測能力。 

進(jìn)行這些檢測，不僅需要高速、多通道超聲設(shè)備帶有適當(dāng)?shù)拿}沖發(fā)生器、接收器，以及可對每個(gè)通道進(jìn)行處理的邏輯門，還需要將每個(gè)探頭仔細(xì)固定好，以正確設(shè)置檢測區(qū)域。

我們可以將這種簡單的相控陣探頭的排列形式想象成包裝為一體的一系列單個(gè)晶片。實(shí)際情況是這些晶片要比常規(guī)探頭小得多，脈沖可以對這些被編成組的晶片進(jìn)行激勵，以產(chǎn)生可直接進(jìn)行控制的波前。這種 “ 電子聲束形成 ” 的方式可以在不移動探頭的情況下高速對多個(gè)檢測區(qū)域進(jìn)行檢測與分析。后面的章節(jié)對此有更詳細(xì)的介紹。 

相控陣探頭可以有各種尺寸、形狀、頻率及晶片數(shù)量，所有這些探頭的共同特點(diǎn)是都裝有一個(gè)被分割成若干段的壓電晶片。

用于工業(yè) NDT 的現(xiàn)代相控陣探頭一般由壓電復(fù)合材料構(gòu)建，具體地說就是許多細(xì)小、極薄的壓電陶瓷棒被嵌在聚合物矩陣中。雖然制造這種探頭會復(fù)雜一些，但是與在其它方面設(shè)計(jì)相似的壓電陶瓷探頭相比，這種復(fù)合材料探頭在一般情況下可提供的靈敏度會高出 10 dB 到30 dB。分成小段的金屬鍍層用于將條狀的復(fù)合材料分割成若干可單獨(dú)接收電子脈沖激勵的晶片個(gè)體。這個(gè)被分割成小段的晶片被裝入探頭組合件中。探頭組合件包含一個(gè)保護(hù)性匹配層、一個(gè)背襯層、線纜連接器以及一個(gè)外殼 。

圖2.相控陣探頭結(jié)構(gòu)圖

相控陣探頭根據(jù)以下基本參數(shù)從功能上被分成不同的類別：

類型：大多數(shù)相控陣探頭屬于角度聲束類型，與塑料楔塊、平直塑料靴（即零度楔塊）或延遲塊一起使用。此外，還有直接接觸式探頭和水浸式探頭。
頻率：超聲缺陷探測一般使用 2 MHz 到 10 MHz 之間的頻率，因此大多數(shù)相控陣探頭都屬于這個(gè)頻率范圍。此外，還有頻率更低或更高的探頭。使用常規(guī)探頭，穿透性能會隨著頻率的降低而增加，而分辨率及聚焦銳利度會隨著頻率的升高而增強(qiáng)。
晶片數(shù)量：常用的相控陣探頭一般有 8 到 128 個(gè)晶片，有些探頭的晶片多達(dá) 1024 個(gè)。隨著晶片數(shù)量的增多，聲波聚焦與電子偏轉(zhuǎn)的能力會增強(qiáng)，同時(shí)檢測所覆蓋的區(qū)域也會擴(kuò)大，然而探頭和儀器的成本費(fèi)用也會增加。每個(gè)晶片被單獨(dú)脈沖激勵，以創(chuàng)建希望得到的波前。因此這些晶片排列方向的維度通常被稱為主動方向或偏轉(zhuǎn)方向。 

晶片尺寸：隨著晶片寬度的減小，聲束電子偏轉(zhuǎn)的性能會增強(qiáng)，但是要覆蓋大區(qū)域就需要有更多的晶片，因此費(fèi)用也會增加。

相控陣探頭的維度參數(shù)一般被定義如下： 

圖3.相控陣探頭晶片參數(shù)說明

儀器軟件利用這些信息生成所需的聲束形狀。如果探頭識別軟件沒有將這些信息自動輸入到儀器中，則用戶在設(shè)置過程中要輸入這些信息。 

以上就是我們對什么是相控陣探頭？相控陣探頭有哪些類型？相控陣探頭和常規(guī)探頭有什么區(qū)別？的解答，如果您還有什么疑問，請盡管聯(lián)系艾因蒂克。