超声相控阵检测参数对焊缝缺陷分辨率研究

刘文婧，郑贵志，王海岭，王建国

（1.内蒙古科技大学机械工程学院，内蒙古自治区机电系统智能诊断与控制重点实验室，内蒙古 包头 014010；2.内蒙古科技大学矿业研究院，内蒙古 包头 014010；3.内蒙古北方重工业集团有限公司，计量理化研究院，内蒙古 包头 014010）

1 引言

超声相控阵检测目的为了有最优成像分辨率，成像分辨率与检测工艺参数密切相关。其中包括声束发射窗口、聚焦深度、检测波形、声束步进数及聚焦方式等。若参数选取不当，不仅影响声场能量而且会影响缺陷的成像质量，造成缺陷成像模糊分辨率低和伪像等结果，引起缺陷检测人员的误判[1-2]。文献[3]基于声场指向型理论，研究检测参数不同对声压指向型的影响，得出孔径、聚焦深度、脉冲宽度与最大回波幅值与闸门高度差之间的关系。但没有突出检测参数的不同对成像质量影响。文献[4]通过实验进行了孔径以及聚焦深度对横向分辨率的影响，得到随检测工艺参数的改变缺陷成像分辨率变化的影响规律。但仿真试验次数过少，讨论不够全面。

综上所述，基于CIVA 仿真软件，进行试块建模分析，并结合物理试验验证模型适用型，仿真探头频率、晶片数量、焦距检测参数对波峰与波谷幅值差影响，结合仿真检测数据，运用响应面法判断各检测参数之间的耦合对缺陷成像分辨率影响大小，根据最优成像分辨率得到优化后的探头频率、晶片数量、焦距的大小。

2 基本原理

2.1 超声相控阵横向分辨率检测原理

水平分辨力即横向分辨力，指的是相同深度，能清楚显示相邻两缺陷之间的最小距离（mm）。……