〔PAUT学习笔记5〕物理聚焦的两种方法(修改稿)

热度 7已有 656 次阅读2013-1-9 10:28 | 聚焦, 物理

1 两种方法概述

1.1  同时激发一组晶片的聚焦

这种方法,对无楔块探头而言,太好理解了: 近场长度N(上文OPm线段),就是焦点的深度;近场点Pm,就是焦点。理由呢,因为近场点是声轴上对应最后一个声压极大值的点。不是焦点,怎么会有声压极大值呢?

这种方法,改变焦点的措施是:

(1)改变同时激发的晶片数目n----改变探头的有效长度L,以获得不同的近场长度N----焦距Opm;

(2) 不改变同时激发的晶片数目n,但改变同时激发的晶片序号,如由同时激发1-16,改为2-173-18……,焦点Pm平行于扫查面移动。

1.2 按声程延时激发一组晶片的聚焦

下面文字摘自资料〔1:

所谓“声束聚焦” 是指由于各个晶片距离焦点的声程不同,通过延时法则改变晶片的激发时间----距离焦点远的晶片先发射信号,距离焦点近的晶片后发射信号---可使各个晶片发射的信号同时到达焦点,在一个小区域形成一个高强度的声场。

2 一组晶片最大延时时差计算公式的推导

对学过TOFD的人而言,这种几何计算,是容易的。设无楔块线阵列相控阵探头的有效长度为LL的两个端点分别为AB两点,设OL的中点,AO=BO=r。又设P点在扫查面下,OP垂直于ABOP为焦距f,也是处于探头有效长度(被延时激活一组)O点发射声波到P点的声程。AB两点到P点的声程分别为APBPAP=BP=s,边缘晶片与中间晶片的声程差(最大声程差)

Δs=s-f=(r2+f2)1/2-f         (1)

边缘晶片与中间晶片的延时时差(最大延时时差)

   Δt=Δs/c                  (2)

    式中:c---钢中纵波声速。

公式(1)(2)是示意,读者可以将一组晶片按顺序编号,参照公式(1) (2),具体计算出其延时时差。

3 延时聚焦焦距f的范围

3.1 近场长度Nf的关系

N是一组晶片同时激发,各晶片超声场干涉合成的结果;f是边缘晶片发射时间长,中间晶片发射时间短的声场合成。所以,f≤N。深度或声程大于N,有合成叠加值减弱或大于1.6N的扩散衰减,声压单调下降,再讨论聚焦已无意义。

3.2 单晶片未扩散区Bif的关系

我认为,单晶片未扩散区Bi大约为5mm。如前篇短文所述: 在与扫查面距离大约5mm之前,各晶发出的波并未扩散,自然也未干涉合成问题。因此,可以认为f≥Bi≈5mm)。

3.3 结论

f数值范围似乎可用下式表示:

    Bi(≈5mm≤f≤N          (3)

参考资料

1刘晓睿 强天鹏等.无楔块条件下超声相控阵的聚焦特性测试〔J.无损检测201234(3):38-41


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发表评论 评论 (1 个评论)

回复 梁金昆 2013-1-10 06:32
看来此文可能谬误太多,朋友们不好意思提出批评了。

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