线性相控阵超声斜探头辐射偏转声场扩散角的计算方法技术

本发明专利技术公开了一种线性相控阵超声斜探头辐射偏转声场扩散角的计算方法，本方法基于几何声学，通过计算相控阵超声探头辐射不同角度偏转声束时的有效声辐射口径，推导声束在楔块中的偏转角，而后利用声束在楔块‑工件界面上的折射定量，计算偏转声束覆盖角度，得出声束覆盖角度与探头尺寸、偏转角度和楔块相关参数的关系。该发明专利技术有利于选择合适的相控阵超声换能器和楔块角度；方便指导检测方法与工艺的进一步研究。

A Method for Calculating the Diffusion Angle of Radiation Deflection Sound Field of Linear Phased Array Oblique Probe

【技术实现步骤摘要】
线性相控阵超声斜探头辐射偏转声场扩散角的计算方法
本专利技术涉及到超声波检测
，具体涉及到一种线性相控阵超声斜探头辐射偏转声场扩散角的计算方法。
技术介绍
伴随着材料、微加工、计算机和电子技术的迅速发展，相控阵超声检测技术越来越多地应用于工业无损检测中，这是由于其具有检测所用声束灵活可控，检测可靠、高效、受人为因素影响小、无辐射无污染、检测结果直观、可保存的优点。相关理论的逐渐完善、检测方法的不断丰富，以及国内外相关标准、设备、软件的逐步被认可、应用，特别是近两年来该技术现场成功应用，大大推动了相关行业标准形成的进程，进一步加快了该技术的发展与应用。在焊缝的相控阵超声检测中，目前一般采用超声斜入射脉冲回波法，扇形扫描进行检测，所用相控阵超声换能器一般为平面一维线性相控阵超声换能器：设置探头位置和检测所用声束的扇形扫描角度范围实现待测区域的全部检测。其中，在声场的近场范围内，声波可以有效聚焦，所以常采用相控聚焦方法改善检测效果；在远场则采用偏转声场，减小声束发散角，提高检测横向分辨力。因此需要研究相控阵超声检测中声场的分布特性，以指导检测方法与工艺的研究。现有的方法可以有效计算单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.线性相控阵超声斜探头辐射偏转声场扩散角的计算方法，其特征在于，所述计算方法包括以下步骤；步骤1：构建楔块‑工件模型，沿斜探头及楔块中心作横切面，定义一维线性相控阵超声换能器激活口径为A0，楔块倾斜角度为α，楔块中的纵波声速为CW，工件中的声速为CS，声波频率为f，声波波长为λ，声束从楔块到工件中的入射角为θi；步骤2：计算楔块中等效的声辐射口径AW，Aw＝A0cos(θi‑α)；步骤3:计算换能器辐射声场的半扩散角θΔ，

【技术特征摘要】
1.线性相控阵超声斜探头辐射偏转声场扩散角的计算方法，其特征在于，所述计算方法包括以下步骤；步骤1：构建楔块-工件模型，沿斜探头及楔块中心作横切面，定义一维线性相控阵超声换能器激活口径为A0，楔块倾斜角度为α，楔块中的纵波声速为CW，工件中的声速为CS，声波频率为f，声波波长为λ，声束从楔块到工件中的入射角为θi；步骤2：计算楔块中等效的声辐射口径AW，Aw＝A0cos(θi-α)；步骤3:计算换能器辐射声场的半扩散角θΔ，步骤4：楔块中声束主瓣的上边界入射角θi1与所述换能器辐射声场的半扩散角θΔ的关系为：θi1＝θi+θΔ，结合步骤2和步骤3中的关系公式，得到楔块中声束主瓣上边界入射角θi1为：步骤5：根据Snell定律得到工件中折射声束主瓣上边界角θt1为：步骤6：楔块中声束主瓣的下边界入射角θi2与所述换能器辐射声场的半扩散角θΔ的关系为：θi2＝θi-θΔ，结合步骤2和步骤3中的关系公式及Snell定律得到工件中声束主瓣下边界入射角θt2为：步骤7：根据步骤5和步骤6中的，工件中声束主瓣上、下边界入射角，得到工件中声束主瓣的扩散角Δθt为：2.根据权利要求1所述的线性相控阵超声斜探头辐射偏转声场...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜学平，韩庆邦，殷澄，贾静，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，
类型：发明
国别省市：江苏,32