深度解析超聲波探頭
常用于超聲無損檢測的探頭類型在功能方面都具有以下基本屬性:
01類型
根據(jù)探頭的功能可將探頭劃分為接觸式、延遲塊式、角度聲束、或水浸式等類型。被測材料的特性,如:表面粗糙度、溫度、可達(dá)性、材料內(nèi)缺陷的位置、檢測速度等,都會影響用戶對探頭類型的選擇。
02尺寸
尺寸是指激活探頭晶片的直徑。晶片通常被置于比它稍大一點(diǎn)的外殼中。
03頻率
頻率是指一秒鐘內(nèi)聲波完成振動(dòng)周期的次數(shù),通常用千赫(kHz)或兆赫(MHz)表示。大多數(shù)工業(yè)超聲檢測在500 kHz到20 MHz頻率范圍內(nèi)進(jìn)行,因此大多數(shù)探頭的頻率處于這個(gè)范圍內(nèi)。不過,用戶也可以買到頻率范圍在50 kHz以下,以及200 MHz以上的商業(yè)探頭。 頻率越低,穿透力越強(qiáng);頻率越高,分辨率和聚焦力度越高。
04寬帶
帶寬是處于特定波幅范圍內(nèi)的頻率響應(yīng)的部分。在這種情況下,應(yīng)該注意典型的NDT探頭不會生成單一頻率的聲波,而只能在以額定的頻率值為中心的頻率范圍內(nèi)生成聲波。工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)將這個(gè)帶寬確定在–6 dB(或半波幅)的位置處。
05波形持續(xù)
波形持續(xù)是指每次探頭被脈沖觸發(fā)后生成的波動(dòng)周期的數(shù)量。窄帶寬探頭要比寬帶寬探頭生成的波動(dòng)周期數(shù)量多。晶片直徑、基底材料、電子調(diào)諧、探頭激勵(lì)的方式都會影響波形持續(xù)。
06靈敏度
靈敏度是指激勵(lì)脈沖波幅與從指定目標(biāo)反射的回波波幅之間的關(guān)系。
我們用以下這個(gè)比喻可以有效說明這個(gè)概念。
發(fā)自典型的未聚焦圓盤探頭的聲束經(jīng)常被想象成一束源自激活晶片區(qū)域的能量柱,這個(gè)能量柱在直徑方向上擴(kuò)散,最后消失。
實(shí)際上,真正的聲束形狀要比這復(fù)雜,因?yàn)閴毫υ跈M向和軸向上都會逐漸發(fā)生變化。在下面的聲束形狀圖中,紅色代表能量最高的區(qū)域,而綠色和藍(lán)色代表能量較低的區(qū)域。
探頭的聲場被分為兩個(gè)區(qū)域:近場和遠(yuǎn)場。
近場是指接近探頭的區(qū)域。在這個(gè)區(qū)域中聲壓反復(fù)幾次達(dá)到最大值、最小值。這個(gè)區(qū)域的終端為軸上最后一次出現(xiàn)最大聲壓值的位置。這個(gè)位置到探頭表面的距離表示為N,即近場距離。
近場距離N代表探頭的自然焦距。
遠(yuǎn)場是近場距離(N值)以外的區(qū)域。在這個(gè)區(qū)域,隨著聲束直徑的擴(kuò)展及聲能的消散,聲壓逐漸降低為零。
近場距離是探頭頻率、晶片直徑與被測材料聲速互相作用的一個(gè)函數(shù)。
由于近場中聲壓的不同,很難使用基于波幅的技術(shù)精確評價(jià)缺陷(盡管近場中的厚度測量不成問題)。
以上是關(guān)于超聲波探頭的深度解析,我公司生產(chǎn)多種超聲波探頭,種類多達(dá)1000多種,頻率范圍覆蓋1MHZ-15MHZ,晶片尺寸覆蓋5㎜-12㎜。其他規(guī)格探頭型號可定制。