相控陣超聲波檢測技術的變革與進步
發布時間：2021-01-11 0:42:48 | 人感興趣 | 評分：3 | 收藏：
隨著技術的進步，勢必將影響到所有的無損檢測方法。下面我們就舉個例子，重點討論這些變革和進步是如何正在改變相控陣超聲波無損檢測技術的。
相控陣超聲波檢測技術
超聲波檢測技術通常可以通過六個操作步驟來概述：
● 信號生成
● 數據采集
● 信號處理
● 數據可視化
● 結果解釋
● 報告
可以近乎實時執行的操作越多，檢驗成本效益越高。上面討論的處理能力、更高的數據傳輸速率以及電子元件小型化的進步，都直接或間接地影響到所有的這些步驟。
例如，使用超快速USB 3技術的相控陣儀器現在可以實現大于每秒160 MB的數據傳輸速率。快速傳輸率大大改善了在線和現場應用程序的數據和報告管理。
相控陣控制器的小型化特別有利于在野外使用。與此同時，更高的處理能力以及高數據傳輸速率使這些儀器能夠實現高速數據采集和高級實時數據處理，從而大大提高了現場應用的檢測能力。
高級全矩陣采集/全聚焦方法
自適應方法與全聚焦方法一起使用
陣列探測器和當前的超聲波儀器已經允許用戶以接近生產速率的速度獲取大量的檢測數據。但是還必須對這些數據進行處理來創建圖像，并且必須對這些圖像進行分析，以提取確保質量所需的信息并提供過程反饋。
目前的相控陣系統能夠產生由探頭測量的反射信號的振幅和/或飛行時間的2D彩色圖。一般由操作人員對結果圖像進行觀察，如果發現異常則通常會脫機分析該異常情況的屬性。對于自動檢測，則一般需要重新加載零件或采取更好的做法，暫停檢查過程并返回到異常區域再仔細觀察。
改善數據和圖像質量可以幫助人們減少花費在結果解釋上的時間，將來人們或許會實現結果自動化解釋和報告管理。
增強信號和數據處理能力也為極大地改進分析結果和數據可視化提供了有效途徑。波傳播的數學和物理學原理目前已經得到了很好的理解，并且已作為理論基礎用于信號處理、增強圖像質量，并進一步改善對異常情況的檢測和表征。這些技術大部分都是計算密集型的，而且現在才開始出現在實時檢測系統中。
用于完全并行64通道AOS相控陣系統的小型電子板
一套完整的AOS相控陣系統
計算機處理能力的提高也同樣使其他各應用領域受益，例如地球物理和醫學成像等。以醫學成像技術為例，今后有望在聲阻抗變化較小的情況下進一步提高成像功能。
使用不同的信號處理技術所獲取的圖像比較
增強處理能力后的相控陣技術實例
相控陣超聲波檢測技術的***新進展包括全新的信號處理和數據采集技術（包括全聚焦方法和表面自適應采集等）的出現。這些改進都是通過增強處理能力來實現的，這也使得該技術能夠進行實時檢測。
前面提到的全聚焦方法當前是利用全矩陣捕獲（FMC）數據采集模式。FMC是一種數據采集技術，其中每個單獨的探頭元件會連續觸發，而所有元件都接收返回的信號。對于線性探頭，獲取的結果是一個n×n的信號數據矩陣。然后利用信號處理對信號進行時間平移，以獲得在整個2D橫截面圖像和體積維度上******聚焦的高分辨率圖像。
采用全矩陣捕獲（FMC）數據采集技術，每個單獨的探頭元件會被連續觸發，而所有元件都將接收返回的信號
對于具有n個元件的線性探頭，FMC數據采集所獲取的結果是一個n×n的信號數據矩陣
表面自適應采集方法是一種為解決具有復雜幾何形狀的零部件檢測而開發的技術。在這種情況下，待檢測部件表面的幾何形狀會被作為檢測的一部分進行實時測量。使用FMC采集，采用先進的全聚焦方法是需要額外考慮到表面形狀的。該方法不僅大大提高了復雜形狀的圖像分辨率，而且還解決了零部件與探頭未對準和部件之間發生變化等相關的問題。
未來
開發和實施一種新的檢測策略是由檢測速度、成本和準確表征異常情況（包括位置和大小）、市場需求等多因素驅動的過程。如上所述，對檢測技術產生重大影響的三項技術進步是電子元件的小型化、快速的數據傳輸速率以及大大提高的計算機處理能力。這些進步提高了檢測速度，并使得新的檢測技術在降低硬件成本的同時能夠產生更高質量的數據。
而且這只是開始，我們預計在相控陣硬件、處理能力和結果自動化解釋方面將取得更加突飛猛進的發展，進而更進一步降低檢測成本，同時為特定應用優化新型自動化處理解決方案。另外，將多個超聲波檢測探頭與其他傳感器一起使用的能力將大為改善，進而更好地對異常特征進行表征，并允許對該異常趨勢進行跟蹤，從而使實時過程反饋成為現實。
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