[科普中國]-c-掃描

定義

超聲成像技術(shù)能直觀再現(xiàn)工件內(nèi)部缺陷的大小、形狀等，是實(shí)現(xiàn)缺陷定性、定位、定量及無損評(píng)價(jià)的關(guān)鍵技術(shù)之一，在無損檢測(cè)領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化超聲檢測(cè)儀器得到長足發(fā)展，為超聲成像檢測(cè)和缺陷的智能識(shí)別奠定了良好的基礎(chǔ)。

超聲波c-掃描技術(shù)是將超聲檢測(cè)與微機(jī)控制和微機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、存貯、處理、圖像顯示集合在一起的技術(shù)。C掃描成像時(shí)，探頭需要作二維運(yùn)動(dòng)，為了采集從樣品中某一深度回來的超聲信號(hào)，在電路上需要一個(gè)較窄的電子閥門，改變閥門的延遲時(shí)間，就能探測(cè)到物體不同深度的橫截面圖像。

原理超聲C掃描成像是利用超聲探傷原理提取垂直于聲束指定截面(即橫向截面像)的回波信息而形成二維圖像的技術(shù)，其原理簡單，可獲取不同截面的信息，因此應(yīng)用廣泛，但由于掃描時(shí)一般采用逐點(diǎn)逐行掃描，故成像效率較低1。

在檢測(cè)時(shí)，數(shù)據(jù)的獲取、處理、存貯與評(píng)價(jià)都是在每一次掃描的同時(shí)由計(jì)算機(jī)在線實(shí)時(shí)進(jìn)行。共有兩個(gè)信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，一個(gè)是來自探頭位置的信號(hào)，一個(gè)是來自超聲波探傷儀的描述超聲波振幅的模擬信號(hào)。這兩信號(hào)經(jīng)過A/ D 轉(zhuǎn)換，信號(hào)數(shù)字化后輸入計(jì)算機(jī),然后由掃描模式產(chǎn)生一個(gè)確定其尺寸的數(shù)據(jù)陣列，圖形顯示在這個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)。數(shù)據(jù)陣列里的每個(gè)點(diǎn)在顯示器上顯示為一個(gè)象素。圖像用8 種顏色顯示。這8 種顏色也就是指定波形的振幅,通常用dB 數(shù)表示。在每一次掃描結(jié)束時(shí)，計(jì)算機(jī)可通過軟件自動(dòng)完成對(duì)每一種顏色和顯示的百分比面積的象素計(jì)數(shù)。對(duì)顯示出來的掃描圖像都可以作出相應(yīng)的解釋，對(duì)缺陷進(jìn)行評(píng)定。

結(jié)構(gòu)超聲波C掃描系統(tǒng)由機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，超聲波C掃描控制器，超聲波C掃描探傷儀PC微機(jī)系統(tǒng)四部分組成：

機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是由導(dǎo)軌、導(dǎo)軌上支桿、步進(jìn)電機(jī)組成。兩根導(dǎo)軌分別代表縱軸、橫軸,即X 、Y 軸。支桿的交匯處就是探頭所在處?？梢酝ㄟ^手輪來調(diào)節(jié)探頭的高低。

掃描控制器控制兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)來改變探頭的位置。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的四角裝有極限控制用的光電傳感器。在掃查機(jī)構(gòu)超出掃查范圍時(shí)自動(dòng)停止掃查動(dòng)作。停止掃查后,必須關(guān)閉掃描控制器,用手工方法使掃查機(jī)構(gòu)脫離極限區(qū)域。

超聲波C 掃描控制器超聲波C 掃描控制器在掃查過程中由計(jì)算機(jī)控制?？刂破骺刂浦鴤鲃?dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。它有兩種工作狀態(tài):手動(dòng)和自動(dòng)。手動(dòng)用于探傷前調(diào)節(jié)探頭初始位置。探傷前必須撥到手動(dòng)檔,通過前進(jìn)和后退按鈕調(diào)節(jié)探頭X 、Y 軸位置,使探頭位于被檢區(qū)域的一角。調(diào)節(jié)好后,應(yīng)撥到自動(dòng)檔,通過計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制超聲C 掃描控制器。

超聲波探傷儀超聲波探傷儀具有高頻帶,并能用尖脈沖激勵(lì)高阻尼探頭,以便獲得窄脈沖，檢測(cè)出工件中的微小缺陷。因?yàn)檎}沖具有較高的距離分辨率也就是說聲波的傳播過程中遇到缺陷利用窄脈沖可以精確地定出缺陷所在的深度。但是利用窄脈沖也有它的缺點(diǎn),窄脈沖的聲束擴(kuò)散角要比同頻率的要寬,即它的橫向分辨率較低,所以通常用聚焦探頭來縮小聲束截面進(jìn)行補(bǔ)償。另外探頭的頻率也影響著檢測(cè)的靈敏度。頻率越高,檢測(cè)的靈敏度越高,但是超聲波的穿透力卻降低了。

超聲波探傷儀的報(bào)警閘門用于選通界面脈沖,分正常門、界面門、報(bào)警門三個(gè)選檔。界面門是使探傷工件的入射界面回波落在界面門內(nèi),由于探傷距離的變化界面需調(diào)寬一些,保證界面回波始終落在界面門內(nèi)。報(bào)警門要求出現(xiàn)缺陷的探傷范圍內(nèi)的缺陷回波出現(xiàn)在該門內(nèi)。它的起始位置和寬度可通過二個(gè)多圈第五期和按鈕調(diào)節(jié)。報(bào)警門一般可以自動(dòng)跟蹤界面脈沖。界面門、報(bào)警門一旦設(shè)置好,則在探傷過程中不要輕易改動(dòng),否則會(huì)影響探傷結(jié)果2。

微機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)是整個(gè)超聲C掃描成像系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析、處理和控制的中心。顯示器是一種圖像數(shù)據(jù)的輸出方式。一般要求有較高的分辨率，以獲得高質(zhì)量的圖像。

硬件結(jié)構(gòu)超聲C掃描成像系統(tǒng)硬件由高速采集卡、高分辨率水浸掃描裝置、掃描控制(多軸步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)卡)、脈沖反射式超聲探傷儀、超聲水浸聚焦探頭、微型計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等部分組成。

軟件設(shè)計(jì)超聲C掃描成像系統(tǒng)的軟件包括應(yīng)用軟件和系統(tǒng)軟件。應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)是超聲C掃描成像系統(tǒng)的重要組成部分：與超聲C掃描成像系統(tǒng)的功能與技術(shù)要求有關(guān)的主要包括數(shù)據(jù)采集卡的驅(qū)動(dòng)程序、超聲C掃描圖像的生成程序等。

區(qū)別超聲波A掃描顯示是將接收到的超聲信號(hào)處理成波形圖像，根據(jù)波形的形狀可以看出被測(cè)物體里面是否有異常和缺陷在那里、有多大等，超聲波探傷儀主要用于工業(yè)檢測(cè)；

超聲波B掃描顯示是將并排很多條經(jīng)過輝度處理的探測(cè)信息組合成的二維的、反映出被測(cè)物體內(nèi)部斷層切面的"解剖圖像"（醫(yī)院里使用的B超就是用這種原理做出來的），超聲波探傷儀適于觀察內(nèi)部處于靜態(tài)的物體；

超聲波C掃描顯示是C型掃描顯示儀器示波屏代表被檢工件的投影面，這種顯示能繪出缺陷的水平投影位置，但不能給出缺陷的埋藏深度。

超聲波M掃描顯示是將一條經(jīng)過輝度處理的探測(cè)信息按時(shí)間順序展開形成一維的"空間多點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)序圖"，適于觀察內(nèi)部處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物體，超聲波探傷儀如運(yùn)動(dòng)的臟器、動(dòng)脈血管等；

超聲波F掃描顯示現(xiàn)在用得比較少。 超聲波探傷儀檢測(cè)不但可以做到非常準(zhǔn)確，而且相對(duì)其他檢測(cè)方法來說更為方便、快捷，也不會(huì)對(duì)檢測(cè)對(duì)象和操作者產(chǎn)生危害，所以受到了人們?cè)絹碓狡毡榈臍g迎，有著非常廣闊的發(fā)展前景。