陸雷俊, 吉莉紅, 閔少松, 滑 林
(1.上海船舶工藝研究所,上海 200032;2.海軍工程大學 艦船與海洋學院,湖北 武漢 430033)
超聲波檢測(Ultrasonic Testing,UT)技術作為四大常規無損檢測技術之一,在工業和國防等質量監控領域發揮著重要作用。近年來,隨著相控陣超聲波和時差衍射法超聲波等超聲波新技術的發展,傳統的超聲波方法開始向可視化、可記錄、數字化和智能化逐步發展,結合計算機技術和人工智能等技術的智能UT技術預計將會到來。傳統的UT廣泛用于碳鋼和低合金鋼等聲速均勻的材料及其焊縫檢測,鋁合金與常規鋼材的聲學特性存在差異,其焊縫的缺陷特征與常規鋼材焊縫的缺陷特征存在不同。開展鋁合金焊縫相控陣超聲波檢測(Phased Array Ultrasonic Testing,PAUT)技術應用討論,有利于提高PAUT技術檢測鋁合金焊縫的質量可靠性,推動相關標準體系建立,并結合超聲波新技術發展,促進PAUT技術在更多的工業領域開展應用。
UT主要采用頻率高于20 kHz的機械波在介質中傳播,利用其發射、衍射和透射等聲學特征,檢測介質中的缺陷存在情況。PAUT技術在計算機技術和先進超聲波技術優勢結合下發展成熟,與傳統UT相比,PAUT在換能器和數字化圖形處理與顯示方面具有明顯的技術進步。
PAUT的換能器由若干獨立收發的晶片按一定順序排列組成,每個晶片稱為陣元,PAUT技術核心在于每個陣元的發射與接收相位調節。在相控陣陣元發射時,各陣元被同一頻率的脈沖信號激發,在電子系統控制下按一定的延時法則發射超聲波,不同陣元發射的超聲波具有不同的相位,在介質空間中疊加和干涉,形成不同的波陣面(合成聲束),實現聲束偏轉和聚焦;……