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相控阵辅导:目录

声束电子偏转

如前面几页所述,相控阵检测的核心内容是通过改变单个晶片或晶片组的脉冲激励延迟时间,以电子方式控制超声声束偏转的方向(折射角度)和聚焦情况。利用声束的这种电子偏转特点,使用单个探头在不改变探头位置的情况下,就可进行多角度检测和/或多点检测。

如前面的解释,超声声束的特性取决于很多因素。相控阵探头的性能除了受晶片尺寸、频率、阻尼的影响(这点与常规单晶探头的性能相同)外,在如何对较小单个晶片进行定位、定量、编组,以创建出与常规探头效果相同的有效孔径等方面,也会影响到探头的性能。

在相控阵探头中,若干晶片被编成一组,形成有效孔径,这种孔径在声束传播中的作用与各种常规探头类型极为相似。

对于相控阵探头来说,某种特定情况下的最大电子偏转角度(在–6 dB处)可以从声束扩散等式导出。不难发现,小晶片会产生更多的声束扩散现象,因此会产生更高的角度声能,这些声能被汇合在一起,可使声束的电子偏转达到上佳状态。随着晶片尺寸的减小,需要对更多晶片进行脉冲激励,从而保持灵敏度。


我们来回顾一下相控阵探头制造的实际限制:在制造相控阵探头时,一般将最小单个晶片的宽度限制在0.2毫米,这样含有16个宽度为0.2毫米晶片的激活孔径的长度就为3.2毫米。要创建6.4毫米长的孔径则需要32个晶片。这些孔径较长的探头毫无疑问会增加电子偏转的性能,而小孔径则会限制静态覆盖区域、灵敏度及聚焦能力。

用角度楔块来改变声束的入射角度,而不依靠电子偏转,可以进一步改变声束偏转的范围。

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