环阵探头的优点(什么是环阵探头)

导语：无损检测实验｜环阵相控阵探头螺栓检测

环阵相控阵探头螺栓检测◆ 让社会生产更安全，更可靠，更高效 ◆

螺栓的作用？

螺栓：机械零件，配用螺母的圆柱形带螺纹的紧固件。由头部和螺杆（带有外螺纹的圆柱体）两部分组成的一类紧固件，需与螺母配合，用于紧固连接两个带有通孔的零件。这种连接形式称螺栓连接。如把螺母从螺栓上旋下，又可以使这两个零件分开，故螺栓连接是属于可拆卸连接。

在现代工业领域大量使用螺栓进行紧固连接，包括桥梁、风电、高铁等许多关键部件的连接。其中还有一些是带中心孔的螺栓，而这些带中心孔的螺栓检测成为螺栓检测中的难题。

螺栓在整个社会生产中起到非常重要的作用，应用于各行各业，所以螺栓的检测也是社会生产中的重要环节。

本课题尝试通过环阵相控阵探头对螺栓进行裂纹检测，从而解决了中心孔对检测的影响。

1 实验目的

通过本实验验证环阵相控阵探头是否能够检测螺栓类零件中的缺陷。

2 实验方法

主机：Omniscan X3Main Frame: Omniscan X3

探头：5D26-12-64Probe: 5D26-12-64

试块：螺栓试块带刻槽缺陷，刻槽位置为距螺帽表面 20mm（在螺帽与螺杆交界处），80mm，140mm，刻槽深度 1mm。

3 实验结果

3.1 使用环阵探头+相控阵线扫的检测结果

先看激发 8 个晶片的检测结果，其中 20mm 处螺帽与螺杆交界处的刻槽缺陷检测结果如下。

缺陷深度: 21.89mm。

80mm 处的刻槽缺陷检测结果如下，缺陷位置深度 78.89mm。

140mm 处的刻槽缺陷检测结果如下，缺陷位置深度 138.17mm。

其他条件不变，改变一次激发晶片数量至 4 个晶片的检测结果如下，较浅的 20mm 和 80mm缺陷较清晰，但 140mm 处的缺陷信号比较弱。

改变一次激发晶片数量至2个晶片的检测结果如下，此时几乎无法发现140mm处的缺陷信号。

而如果增加一次激发晶片数量至 16 个晶片的检测结果如下，140mm 处的缺陷信号更加清晰，但由于晶片环形排列，16 晶片跨越的弧度较大，无法有效形成聚焦，因而信号被拉长放大。这与线阵探头的信号成像规律刚好相反。

如果增加一次激发晶片数量至 32 个晶片的检测结果如下，此时由于 32 晶片跨越了一半的晶片宽度，也就是整个半个圆弧的晶片都被激发，此时由于这 32 个晶片不在一条水平线上直线排列，而是半圆弧型排列，声束无法聚焦，信号变形严重，也几乎无法发现 140mm 处的缺陷信号。

4 实验小结

1.检测结果

由上面的线扫检测结果可知，当使用 8 个晶片进行螺栓检测时可以得到相对更好的检测结果，而使用更少的晶片激发时，由于激发晶片过少，声束穿透能力降低，检测更深的缺陷的能力变弱；而使用更多的晶片激发时，由于激发晶片增加，导致晶片由于不在一条直线上而造成聚焦能力反而降低，信号被拉长放大。

2.使用全聚焦的检测结果

使用全聚焦技术同样可以发现这些刻槽缺陷，且深度和位置与实际一致，缺陷信噪比较好。

但由于该试块是不带中心孔的螺栓试块，所以需要考虑如果检测带中心孔的试块可能对全聚焦声束合成造成的影响。

2.使用线阵探头扇扫的检测结果

使用全聚焦技术同样可以发现这些刻槽缺使用线阵探头，并使用扇扫同样可以发现这些缺陷，但如果要发现 20mm 位置的螺帽与螺杆交界处的刻槽，则需要使用楔块以增大进入螺栓的入射角，且该刻槽缺陷与螺帽的边缘底面信号很接近，比较难分辨。

如果想检测 80mm 和 140mm 位置的缺陷，则需要使用不带楔块的方式，以避免由于楔块的固有回波影响检测结果。

5 实验总结

1 检测方法比较

（1） 使用环阵探头+线扫方式，可以有效检测出试块上的缺陷。针对此环阵探头，使用 8个晶片激发可以得到最优化的检测效果。

（2） 使用环阵探头+全聚焦方式，同样可以有效检测出试块上的缺陷，且其信噪比较高。

（3） 使用线阵探头+扇扫方式，可以检测出试块上的三个缺陷，但对于 20mm 位置的缺陷 需要使用楔块，而对于 80mm 和 140mm 的缺陷需要卸掉楔块，也就是说需要二次检测。同时需要旋转探头以覆盖 360°方向上的所有缺陷。

2.环阵探头相比于线阵探头的优势：

（1） 环阵探头无需旋转即可发现所有角度上的缺陷，而线阵探头需要旋转至少 180°才能发现所有角度上的缺陷。

（2） 环阵探头无需使用楔块即可发现近表面的螺帽与螺杆连接区域的缺陷，而线阵探头需要使用楔块来增大偏转角度才能发现此处的缺陷。

（3） 环阵探头可以检测中间带孔的螺栓，而线阵探头检测中间带孔的螺栓信号会受到阻挡，而导致不可检。

6 产品特点

2.OmniScan X3全聚焦相控阵

OmniScan X3探伤仪所提供的功能有助于用户高效地完成检测工作。这些功能可以在以下应用中大显身手：焊缝检测、管线和管道的检测、耐腐蚀合金的检测、腐蚀成像、高温氢致缺陷（HTHA）的检测、初期裂纹的探测、复合材料的检测和缺陷成像。

主要特性：

显示超微细节的TFM（全聚焦方式图像 ，全聚焦方式（TFM）包络处理功能，高达1024X1024的网络分辨率。探测到早期的高温氢致（HTHA）缺陷提前确认覆盖区域可以最多显示4个不同角度的TFM模式图像，便于解读缺陷和定量缺陷提升效率和创新特性，单独的衍射时差（TOFD）菜单，800%的高波福范围，减少了重 新扫描的需要与现有文件和设置相兼容迅速地投入到检测工作中具备应对严峻挑战的能力，最大25GB的 文件容量符合IP65评级标准，防雨防尘

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