超声相控阵探头近表面声场有限元仿真研究

为研究超声相控阵探头近表面聚焦声场的分布情况,采用有限元分析软件建立二维声场仿真模型,分析焦距2 mm时不同相控阵探头参数与楔块对近表面聚焦声场的影响。结果表明,声场焦点幅值随阵元宽度、阵元数和阵元频率的增加而提高,随阵元间距的增大而下降;由于栅瓣的影响,焦点幅值随频率的增加先增加后下降;焦区尺寸随阵元数和阵元频率的增加而减小,检测分辨力提高,随其他参数的变化不大。加装楔块后,声场焦点幅值提高,检测灵敏度提高,但检测分辨率有所下降;虽然加装楔块后聚焦延时法则发生改变,但声场特征随探头参数变化规律不变。因此,在超声相控阵检测近表面缺陷时,应选用较小的阵元间距,在阵元间距确定的情况下尽可能选用较大的阵元宽度;检测频率为5 MHz时最佳,在系统不冗余的前提下可增加探头阵元数以提高检测灵敏度与检测分辨力;在探头盲区较大时,加装楔块进行检测。

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本文档关键词:探头,仿真,表面,相控阵,声场