相控阵超声技术基本原理.doc

ertuiopSD2X相控阵超声技术基本原理相控阵超声技术的基本概念源于相控阵雷达技术其基本特征是在计算机控制下对超声换能器晶片阵列(多个压电晶片按一定形状、尺寸排列;单个晶片称为阵元)进行激励，分别控制每个阵元发射信号的波形、幅度和相位延迟量，使各阵元发射的超声子波束在空间叠加合成，从而形成发射聚焦和声束偏转等效果因此，只需通过改变控制软件，相控阵换能器就可方便地实现对不同方向、不同深度和不同位置的另纹的检测，这是传统的单晶片超声换能器所不能比拟的，如图 2.79 所示图 2.80 所示是相控发射超声波原理图发射电路产生触发脉冲信号，相控阵单元在触发脉冲的作用下，产生宽度、延时可编程控制的高电压激励脉冲这些不同延时的激励脉冲分别作用于换能器的各个阵元产生超声波如图2.81(a)所示，由于换能器各阵元的激励时序是两端阵元先激励，逐渐向中间阵元加大延迟，使得合成的波阵面最后指向探测面正前方的某个曲率中心，即形成垂直聚焦发射如图 2.81(b)所示，由于相控阵换能器各阵元的激励时序是从左到右等间隔增加发射延迟，使得合成波阵面具有一个指向角，即形成倾斜聚焦发射图 2.82 所示是相控阵信号接收原理图。

换能器发射的超声波遇到缺陷后产生回波信号，回波到达各阵元的时间存在差异按照回波到达各阵元的时间差对各阵元接收信号进行延时补偿，然后相加合成，就能将特定方向回波信号叠加增强，而其他方向的回波信号减弱甚至抵消ertuiop相控陣超聲技術的基本概念源於相控陣雷達技術其基本特征是在計算機控制下對超聲換能器晶片陣列(多個壓電晶片按一定形狀、尺寸排列;單個晶片稱為陣元)進行激勵，分別控制每個陣元發射信號的波形、幅度和相位延遲量，使各陣元發射的超聲子波束在空間疊加合成，從而形成發射聚焦和聲束偏轉等效果因此，隻需通過改變控制軟件，相控陣換能器就可方便地實現對不同方向、不同深度和不同位置的另紋的檢測，這是傳統的單晶片超聲換能器所不能比擬的，如圖 2.79 所示圖 2.80 所示是相控發射超聲波原理圖發射電路產生觸發脈沖信號，相控陣單元在觸發脈沖的作用下，產生寬度、延時可編程控制的高電壓激勵脈沖這些不同延時的激勵脈沖分別作用於換能器的各個陣元產生超聲波如圖2.81(a)所示，由於換能器各陣元的激勵時序是兩端陣元先激勵，逐漸向中間陣元加大延遲，使得合成的波陣面最後指向探測面正前方的某個曲率中心，即形成垂直聚焦發射。

如圖 2.81(b)所示，由於相控陣換能器各陣元的激勵時序是從左到右等間隔增加發射延遲，使得合成波陣面具有一個指向角，即形成傾斜聚焦發射圖 2.82 所示是相控陣信號接收原理圖換能器發射的超聲波遇到缺陷後產生回波信號，回波到達各陣元的時間存在差異按照回波到達各陣元的時間差對各陣元接收信號進行延時補償，然後相加合成，就能將特定方向回波信號疊加增強，而其他方向的回波信號減弱甚至抵消ertuiop。