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超声相控阵基础知识简单介绍

了解超声相控阵基础知识

1、 主要按照五个部分来讲解

(1) 相控阵与常规超声波波区别

(2) 相控阵探头结构与参数

(3) 相控阵声束发射与接收

(4) 相控阵的扫查模式与显示模式

(5) 相控阵的应用

2、 什么是超声波相控阵

超声波相控阵关键技术在于采用全新的发射与接收超声波的方法,完成成像技术。

所谓的全新的发射与接收超声波方法是通过控制换能器阵列中各阵元的激励(或接收)脉冲的时间延迟,改变由各阵元发射(或接收)声波到达(或来自)物体内某点时的相位关系,实现声束聚焦和声束方位改变。

3、 常规超声波探头的结构及工作原理

常规的超声检测通常采用一个压电晶片与一根导线连接。常规超声波是脉冲激励单个晶片后只能产生固定的波振面的声波,其声束传播是预先固定设定的,在固定材料中不能变更。

4、 相控阵探头结构

通常情况下由探头和楔块组成相控阵检测系统,探头产生超声波,楔块起到保护探头作用,同时可以改变超声声束物理角度。

5、 相控阵晶片

相控阵探头的晶片是由一个长方形晶片被切割成许多个小晶片,形成一维阵列探头。相控阵探头内部结构由每个小晶片于单独的导线连接,组成单独的激发通道,每个通道相当于一个常规探头,16个晶片的相控阵探头相当于由16个常规探头组成。可以通过改变每个通道晶片发射的时间差(也叫做延迟),形成声束偏转和聚焦。

6、 常见的相控阵探头阵列

1维线形,二维矩阵,1.5维矩阵等,一般的相控阵探头大部分是一维线形阵列。

7、 相控阵探头晶片参数

– f Probe frequency 探头频率
– A Aperture 晶片总长
– P Pitch 晶片间距(两个晶片中心距)
– e Element size 晶片尺寸
– H Element width (passive aperture) 晶片宽度
– N Number of elements 晶片数量

8、 常规探头声束发射与接收

常规超声通过带角度的楔块的延时使波束角度产生偏转。

(未完待续)


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