Метод фазированных решеток. Базовые понятия

1. Метод фазированных решеток. Базовые понятия.

Москва 2014г

2.

Ультразвуковой
контроль с
использованием ФР
2

3. Технология фазированной решетки в УЗК

Определение :
• Технология ФР – это способность управлять формой и
направлением ультразвукового луча электронным
способом. (Определение согласно DIN EN 16018).
Цели:
• Уменьшение количества ПЭП (упрощает конструкцию)
• Увеличение разрешающей способности и области
контроля (луч тоньше, но больше кол-во углов)
• Уменьшение времени контроля.
3

4. Классический ПЭП Генерация луча одной пьезопластиной

Распространение
волнового фронта
Сферические
элементарные
волны
возбуждения
Ближнее
поле
Фокальная
точка
Дальнее
поле

5. Классический УЗК

• Генерация луча с наклонной призмой
C
Время
B
A
A
B
C
Призма
Материал
Волновой фронт
Путь до волнового
фронта

6. Классический УЗК

• Прием сигнала от дефекта в режиме Импульс-Эхо
C
Время
B
A
Призма
A
B
C
Материал
Расстояние до
пьезопластины

7. Фазированная Решетка Генерация сигнала

Импульсы
напряжения
(синфазные)
Распространение
волнового фронта
Сферические
элементарные
волны
возбуждения
Ближнее
поле
Фокальная
точка
Дальнее
поле

8. Фазированная Решетка Генерация луча с определенным углом ввода

Время
Время
Призма
Материал
Элемент ФР
Фокальный закон
Волновой фронт
Электронные задержки позволяют:
Генерировать угол ввода;
Фокусировать луч;
1+2 одновременно.

9. Фазированная Решетка Прием сигнала в режиме Импульс-Эхо

A-Скан как у классического ПЭП
Суммирование сигналов
Время
Время
Наложение
задержек
Призма
Материал
Элемент ФР
Фокальный закон

10. Фазированная решетка Линейное сканирование

• Перемещение активной апертуры
• Электронное сканирование без
механического перемещения ПЭП

11. Фазированная Решетка Сканирование по глубине

• Фокусировка луча
ИЛИ

12. Фазированная Решетка Секторное сканирование

• Изменение угла ввода УЗ луча
ИЛИ

13. Фазированная Решетка Основная дилемма метода

Основанная задача: получить тонкий луч для хорошей
разрешающей способности и сохранить хороший диапазон
углов ввода (качания) УЗ луча.
Для формирования тонкого луча нужна большая
активная апертура.
Активная апертура = Кол-во элементов x Размер
элемента
Увеличение диапазона углов ввода требует уменьшения
размера единичного элемента, что приводит к
уменьшению размера активной апертуры и снижению
разрешающей способности
13

14. Фазированная Решетка Формула для оценки диапазона углов ввода

sin st 0.5
e
14

15. Фазированная Решетка Акустическое поле фазированного ПЭП

Расстояние по лучу до
максимума УЗ поля
Размер
фокальной
зоны (падение
не более 6 дБ)
Ось УЗ луча
15

16. Фазированная Решетка Преимущества метода

1.
2.
3.
4.
5.
Уменьшение количества ПЭП
Увеличение скорости контроля
Упрощение конструкции сканера
Улучшение разрешающей способности
Обнаружение дефектов недоступных при
обычном УЗК
6. Контроль больших толщин и крунозернистых
(высокошумных) материалов
16