相控阵探头工艺参数

发布网友发布时间：2024-10-14 02:13

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热心网友时间：2024-10-14 04:22

相控阵探头与传统UT探头在选择频率、晶片大小和K值时有相似之处，但设计时需进一步考虑检测工艺和相控阵探头的声场特征。频率选择与A超探头相同，但需根据具体需求适当调整，一般应选择高频探头以提高小缺陷检测的灵敏度和分辨率。常用频率包括15/2.25/3.5/5.0/7.5/10MHz等，应按照相关标准选择。如需特殊频率，可定制探头。

晶片长度与激活孔径的选择类似于常规探头的矩形晶片尺寸。在聚焦检测时，近场距离需大于最大检测范围；在远场声束检测时，近场距离则需小于最小检测距离。晶片长度应与激活孔径尺寸相当，通常选择10.0mm的晶片长度。晶片长度应大于晶片宽度的10倍，以保证探头灵敏度，防止串扰和减小多余的振动模式。在进行线扫描检测时，需使用多个晶片以形成多个波束，实现更大的扫描范围。

确定阵元间距时，需确保不产生栅瓣。栅瓣影响能量分布并可能导致虚假信号，应尽量避免。如果无法避免，需仔细设计工艺，确保栅瓣不进入检测范围。阵元间距应小于辐射介质中声波的半波长。

晶片宽度e由阵元间距p减去阵元间隙g得出，阵元间隙通常在0.01~0.1mm之间。e过大降低检测灵敏度，e过小增加制造成本和串扰。晶片宽度与最大相控偏转角相关，通常情况下，单个晶片声束的半扩散角应大于最大相控偏转角。当最大偏转角达到90°时，晶片宽度应小于等于λ/2。当阵元间隙较小时，晶片宽度接近阵元间距，与无栅瓣的阵元间距要求一致。

确定晶片数量时，需计算Ap，理想情况下应使用尽可能多的晶片以减少相控阵列聚焦或偏转的影响。但过多的晶片会带来制造问题和更多并行通道仪器的需求。目前仪器的并行通道数通常在16、32、64之间，高端仪器可能达到128通道或更多，但通常用于特定场景。一般情况下，用于相控偏转和聚焦的晶片数不得少于8个。

在有限的通道数量下，综合考虑各因素，获得最优的检测声束和效果是探头设计的关键。理论公式有助于理解阵列探头的聚焦和偏转原理，但实际设计应使用仿真软件进行计算和分析，以避免与实际声场不一致的问题，实现优化的相控聚焦和偏转声束。