相控阵检测技术聚焦深度对检测结果的影响

发布时间：2019-08-15 14:43

【摘要】：超声相控阵聚焦能将超声能量聚焦于被检区域,使检测结果更加明显,但缺陷定量结果受相控阵仪器聚焦深度的设置影响较大。利用超声相控阵技术,通过真实深度聚焦模式对深度分别为4、9、13、18、23、29、35 mm的Φ2 mm横通孔进行检测。结果表明:当聚焦深度与缺陷孔深相同时,孔深和孔径测量值误差可达最小值;在孔深前后大约5 mm范围内进行聚焦时,使用相控阵检测方法对缺陷的定位定量相对较为准确,可以将误差控制在1 mm内。
【图文】：

鲇朐し赖?1卷实现波束的偏转和聚焦。相控阵技术和传统的超声检测技术及射线检测技术相比，具有以下优点［7-9］:1)快速、灵活、性噪比高、可以对复杂检测面进行检测且方向难以辨别的缺陷可检测性增强;2)检测效率高、检验成本低、安全且无污染。根据所设置的聚焦法则的不同，相控阵检测可以形成线性扫描、扇形扫描以及动态深度聚焦等形式的电子扫描方式。这些扫描方式与扫查器相结合即可通过在指定的路径上移动相控阵探头来完成被测件的整个体积的检测。在扇形扫查中，根据扫查目的的不同，可以将聚焦模式分为如图1所示的水平投影聚焦、真实深度聚焦、半声程聚焦及聚焦平面聚焦4类［10］。本研究主要采用真实深度聚焦模式，通过调整聚焦深度来研究其对缺陷定量的影响。图1聚焦类型Fig．1Focustype2超声相控阵探头、楔块及试验试块选用试验选用OmniscanMX2型超声相控阵仪器，5L64A12型号超声相控阵探头及5L64A12N55S型号楔块。其具体参数如表1所示。表1探头、楔块参数Table1ParametersofprobeandwedgeProbeparametersModelChipwidthChipgapValues5L64A120．9mm0．1mmWedgeparametersModelCentralangleMaterialValues5L64A12N55S55°Plexiglass由于实际缺陷的方向性对检验结果会产生较大影响，当入射波束与缺陷面夹角为60°～90°时，缺陷的上下端点能有效地区分出来，测量值误差减小;当夹角大于90°时，测量误差增大，这是因为探头接收的缺陷反射波能量逐渐减弱［11-12］。为了防止由于缺陷与相控阵声束夹角对试验结果的影响，本文采用横通孔作为检测目标，用于进行不同深度的聚焦测试。现设计一块试块进行聚焦深度试验，试块如图2所示。该试块规格为220mm×20mm×50mm，在距中心线50mm处有一列孔?

试块,相控阵,孔深

elChipwidthChipgapValues5L64A120．9mm0．1mmWedgeparametersModelCentralangleMaterialValues5L64A12N55S55°Plexiglass由于实际缺陷的方向性对检验结果会产生较大影响，当入射波束与缺陷面夹角为60°～90°时，缺陷的上下端点能有效地区分出来，测量值误差减小;当夹角大于90°时，测量误差增大，这是因为探头接收的缺陷反射波能量逐渐减弱［11-12］。为了防止由于缺陷与相控阵声束夹角对试验结果的影响，本文采用横通孔作为检测目标，用于进行不同深度的聚焦测试。现设计一块试块进行聚焦深度试验，试块如图2所示。该试块规格为220mm×20mm×50mm，在距中心线50mm处有一列孔径为2mm的横通孔，以满足不同深度的人工缺陷检测，各孔对应深度依次为4、9、13、18、23、29、35mm。图2聚焦深度测试试块Fig．2Focusdepthtestblock3超声相控阵定量试验为了研究相控阵检测技术聚焦深度对检测结果的影响，利用所研制试块进行2组试验，用于验证不同情形下聚焦深度对检测结果的影响程度。第一组试验选定孔深T=18mm、孔径D=2mm的横通孔，不断调整仪器聚焦深度Fd，观察该孔的测量深度和孔径变化，测量数据见表2，不同聚焦深度对该孔测量结果的影响曲线见图3。由表2和图3可知:随着聚焦深度不断增加，对实际孔深为18mm的缺陷进行相控阵检测时，孔深和孔径的测量误差均先减小后增大，，呈抛物线型式;当聚焦深度为18mm，即与实际孔深一致时，孔深的测量误差达到最小，为0．1mm，对实际孔径为2mm的缺陷进行相控阵检测时，孔径测量误差也达到最小值，为0．07mm。第二组试验将仪器聚焦深度Fd设置为18mm不变，通过该聚焦法则对试块上不同深度的孔(孔径D=2mm)进行检测，测量数据见表3，不同孔深对测量结果的影响曲线见图4。
【作者单位】：海洋石油工程股份有限公司;
【分类号】：TG115.285

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