[发明专利]超声相控阵检测成像系统

说明书

本发明提供一种超声相控阵检测成像系统，包括相控阵超声探头、收发电路、信号处理模块、主控模块和人机交互模块，相控阵超声探头通过收发电路连接信号处理模块，信号处理模块连接主控模块，主控模块连接人机交互模块；信号处理模块：将主控模块的检测控制信息转换为电脉冲控制信号，控制收发电路的发射电路，进而控制超声阵列探头激发相应声束到被检对象；超声波束遇到对象内部缺陷被反射，经由接收电路进行检测回波信号的采集后，对采集的检测回波信号进行处理后得到检测回波数据，并将检测回波数据回传给主控模块；该系统通过改变检测参数的配置，可灵活调整扫查覆盖面，检出缺陷部位，保证检测速度与精度。

技术领域

本发明涉及一种超声相控阵检测成像系统，针对工业现场、机械部件及油气管道等设施进行裂纹、腐蚀等损伤检测，以评估其安全状况的无损探伤设备。

背景技术

在现代工业领域中，无损检测(NDT)技术是不可或缺的一部分。工业生产过程中的产品设计、成品检验、服役设备性能评估等各个方面，都需要相应无损检测技术的支持。经过损伤检测的机械类产品能够增值5％，国防、原子能等产品增值12～18％，火箭甚至达到20％。可见，无损检测技术所能带来的经济效益非比寻常。

超声相控阵(UPA)技术由于其优越的声束可达性，具有探测范围广、探测角度灵活、探测效率高、探测效果好、探测结果可视等优良特性。该技术自诞生以来，凭借其自身优势，迅速成为无损检测领域的焦点与研究热点，并在运输、核电、航空航天等工业领域发挥了重要的作用，带动了诸多行业的发展。

超声相控阵技术的核心，在于若干压电晶片组合而成的相控阵阵列探头。通过对探头中每个阵元被激发时间的控制，来达到超声波的相控发射；通过各阵元所接收回波信号的延时叠加，来达到相控接收。由此，对超声波束的偏转、聚焦加以实现，完成被检对象探测区的范围扫查及聚焦成像等任务。

该技术特有的线性扫查、扇形扫查、动态聚焦等工作方式，可在不移动或少移动探头的情况下，灵活地对零件进行高效率检测。相较于传统的单晶片超声检测，超声相控阵的声束更灵活、检测速度更快、分辨率更高、更适用于形状复杂的零部件检测。

国内相继推出了少数用于实际检测的超声相控阵仪器系统，如中北大学研究了一系列的相控阵声场特性，并通过一套16通道的高精度相控阵超声触发系统，将延时分辨率精确到10ns。

但此类产品大部分针对性较强，其中涉及到一些关键技术的运用还不够成熟，精确度相对不足，成本也不够经济。因此，超声相控阵检测成像系统的仪器化、数字化、便携化、多功能化，在现阶段依然有着较为深刻的发明与研究意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种超声相控阵检测成像系统，针对目前工业现场对于检测仪器的便携化发展需求，设计了一套体积较小的系统，在保证检测质量的同时兼顾便携的需求，解决现有技术中存在的超声相控阵检测成像系统在精确度、仪器化、数字化、便携化、多功能化方面相对不足的问题。

本发明的技术解决方案是：

一种超声相控阵检测成像系统，包括相控阵超声探头、收发电路、信号处理模块、主控模块和人机交互模块，相控阵超声探头通过收发电路连接信号处理模块，信号处理模块连接主控模块，主控模块连接人机交互模块，

相控阵超声探头：用以放置在被检测工件表面，并通过耦合剂与被检测工件耦合，依据设定的聚焦法则，产生对应角度与聚焦深度的超声波束；

收发电路：依据信号处理模块下发的电脉冲控制信号，产生电脉冲信号，并实现检测回波数据采集，包括发射电路和接收电路；