環(huán)陣相控陣探頭對螺栓檢測

環(huán)陣相控陣探頭螺栓檢測
1.    背景

試塊：螺栓試塊帶刻槽缺陷，刻槽位置為距螺帽表面20mm（在螺帽與螺桿交界處），80mm，140mm，刻槽深度1mm。

3.    實(shí)驗結果
3.1    使用環(huán)陣探頭+相控陣線(xiàn)掃的檢測結果
先看激發(fā)8個(gè)晶片的檢測結果，其中20mm處螺帽與螺桿交界處的刻槽缺陷檢測結果如下。
缺陷深度21.89mm。

80mm處的刻槽缺陷檢測結果如下，缺陷位置深度78.89mm。

140mm處的刻槽缺陷檢測結果如下，缺陷位置深度138.17mm。

其他條件不變，改變一次激發(fā)晶片數量至4個(gè)晶片的檢測結果如下，較淺的20mm和80mm缺陷較清晰，但140mm處的缺陷信號比較弱。

改變一次激發(fā)晶片數量至2個(gè)晶片的檢測結果如下，此時(shí)幾乎無(wú)法發(fā)現140mm處的缺陷信號。

而如果增加一次激發(fā)晶片數量至16個(gè)晶片的檢測結果如下，140mm處的缺陷信號更加清晰，但由于晶片環(huán)形排列，16晶片跨越的弧度較大，無(wú)法有效形成聚焦，因而信號被拉長(cháng)放大。這與線(xiàn)陣探頭的信號成像規律剛好相反。

如果增加一次激發(fā)晶片數量至32個(gè)晶片的檢測結果如下，此時(shí)由于32晶片跨越了一半的晶片寬度，也就是整個(gè)半個(gè)圓弧的晶片都被激發(fā)，此時(shí)由于這32個(gè)晶片不在一條水平線(xiàn)上直線(xiàn)排列，而是半圓弧型排列，聲束無(wú)法聚焦，信號變形嚴重，也幾乎無(wú)法發(fā)現140mm處的缺陷信號。

小結
由上面的線(xiàn)掃檢測結果可知，當使用8個(gè)晶片進(jìn)行螺栓檢測時(shí)可以得到相對更好的檢測結果，而使用更少的晶片激發(fā)時(shí)，由于激發(fā)晶片過(guò)少，聲束穿透能力降低，檢測更深的缺陷的能力變弱；而使用更多的晶片激發(fā)時(shí)，由于激發(fā)晶片增加，導致晶片由于不在一條直線(xiàn)上而造成聚焦能力反而降低，信號被拉長(cháng)放大。

3.2    使用全聚焦的檢測結果
使用全聚焦技術(shù)同樣可以發(fā)現這些刻槽缺陷，且深度和位置與實(shí)際一致，缺陷信噪比較好。

但由于該試塊是不帶中心孔的螺栓試塊，所以需要考慮如果檢測帶中心孔的試塊可能對全聚焦聲束合成造成的影響。
3.3    使用線(xiàn)陣探頭扇掃的檢測結果
使用線(xiàn)陣探頭，并使用扇掃同樣可以發(fā)現這些缺陷，但如果要發(fā)現20mm位置的螺帽與螺桿交界處的刻槽，則需要使用楔塊以增大進(jìn)入螺栓的入射角，且該刻槽缺陷與螺帽的邊緣底面信號很接近，比較難分辨。

如果想檢測80mm和140mm位置的缺陷，則需要使用不帶楔塊的方式，以避免由于楔塊的固有回波影響檢測結果。

下面是80mm和140mm位置缺陷的檢測結果，需要強調的是這兩個(gè)缺陷無(wú)法在一個(gè)位置被發(fā)現，需要旋轉探頭才能夠被發(fā)現。

4.    總結
檢測方法比較
（1）    使用環(huán)陣探頭+線(xiàn)掃方式，可以有效檢測出試塊上的缺陷。針對此環(huán)陣探頭，使用8個(gè)晶片激發(fā)可以得到*優(yōu)化的檢測效果。
（2）    使用環(huán)陣探頭+全聚焦方式，同樣可以有效檢測出試塊上的缺陷，且其信噪比較高。
（3）    使用線(xiàn)陣探頭+扇掃方式，可以檢測出試塊上的三個(gè)缺陷，但對于20mm位置的缺陷需要使用楔塊，而對于80mm和140mm的缺陷需要卸掉楔塊，也就是說(shuō)需要二次檢測。同時(shí)需要旋轉探頭以覆蓋360°方向上的所有缺陷。

環(huán)陣探頭相比于線(xiàn)陣探頭的優(yōu)勢：
（1）    環(huán)陣探頭無(wú)需旋轉即可發(fā)現所有角度上的缺陷，而線(xiàn)陣探頭需要旋轉至少180°才能發(fā)現所有角度上的缺陷。
（2）    環(huán)陣探頭無(wú)需使用楔塊即可發(fā)現近表面的螺帽與螺桿連接區域的缺陷，而線(xiàn)陣探頭需要使用楔塊來(lái)增大偏轉角度才能發(fā)現此處的缺陷。
（3）    環(huán)陣探頭可以檢測中間帶孔的螺栓，而線(xiàn)陣探頭檢測中間帶孔的螺栓信號會(huì )受到阻擋，而導致不可檢。        本文來(lái)源：工業(yè)檢測大時(shí)代