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超聲檢測的基本原理仍然適用

首先請切記：全聚焦方式（TFM）與傳統(tǒng)的超聲檢測（UT）和相控陣（PA）技術(shù)受相同的物理定律制約。相控陣電子聚焦將探頭上各個晶片產(chǎn)生的眾多波前匯聚在一個小區(qū)域內(nèi)，這個小區(qū)域稱為焦點。這種匯聚只能在相控陣探頭的近場內(nèi)實現(xiàn)。

近場的終端對應(yīng)于壓力場在非聚焦超聲束的傳播軸方向上的后大值。它由探頭參數(shù)定義，如：晶片大小、探頭頻率，以及材料聲速等。在PA（相控陣）檢測中，近場是聲波可以聚焦的區(qū)域。在這個范圍之外的聲波被認(rèn)為是不聚焦的，正如傳統(tǒng)的UT（超聲檢測）一樣，PA（相控陣）聲波的波幅和分辨率也會隨著聲程的延長而降低。相同的聚焦和近場限制也適用于全聚焦方式（TFM），這意味著適用于PAUT（相控陣超聲檢測）的定律同樣適用于TFM。

在探頭特性方面的考慮以及針對聚焦能力的權(quán)衡

探頭頻率、晶片大小和晶片數(shù)量是影響檢測設(shè)置和檢測質(zhì)量的幾個因素。例如，由于近場長度與探頭頻率和孔徑大小直接成正比，具有較高頻率和較大激發(fā)孔徑的探頭能夠在距離探頭面更遠(yuǎn)的位置聚焦，從而可提供更大的聚焦區(qū)域，并改善TFM的成像效果。另一方面，近表面分辨率則會變差。

由于所涉及到的各種變量，依靠實驗性檢測為TFM設(shè)置確定理想探頭的做法不太切合實際。這也突出說明為什么建模工具對TFM檢測配置至關(guān)重要。

在為TFM檢測選擇探頭時使用建模工具的必要性

OmniScan X3探傷儀的機(jī)載聲學(xué)影響圖（AIM）建模工具有助于預(yù)測即將生成的TFM信號的質(zhì)量。聲學(xué)影響圖顯示某種特定的探頭和楔塊組合在使用某個選定的聲波組對某個反射體進(jìn)行檢測時會產(chǎn)生的預(yù)期超聲響應(yīng)。借助這種方式，您可以做出正確的選擇，包括為您的設(shè)置選擇合適的探頭和楔塊。

如果把聲學(xué)影響圖看成是一張可以清楚顯示較強(qiáng)波幅響應(yīng)位置的熱圖，那么靈敏度指數(shù)，就如同較高溫度值。對于“熱”的程度沒有硬性限制，但是越熱越好。通過比較使用不同參數(shù)組（即所選探頭、楔塊、反射體形狀和角度、聲波組等參數(shù)）所生成的不同聲學(xué)影響圖的預(yù)測靈敏度指數(shù)，您可以清楚地了解到哪種配置能滿足您的檢測需求。

聲學(xué)影響圖（AIM）：探頭間距影響TFM檢測靈敏度的示例

以下屏幕截圖是一些AIM模擬圖。生成模擬圖所用的探頭頻率（5 MHz）及其他設(shè)置都相同，只有晶片大小（間距）不同。在本例中，當(dāng)晶片尺寸在活動軸上增加時，其靈敏度指數(shù)也會相應(yīng)提高。

5L64-A32探頭型號：32 × 10毫米總激發(fā)孔徑，0.5毫米晶片間距，10毫米晶片高度，TT脈沖回波聲波組，靈敏度指數(shù)：20.14

5L64-A12探頭型號：38.4 × 10毫米總激發(fā)孔徑，0.60毫米晶片間距，10毫米晶片高度，TT脈沖回波聲波組，靈敏度指數(shù)：30.21

5L64-NW1探頭型號，64 × 7毫米總激發(fā)孔徑，1.00毫米晶片間距，7毫米晶片高度，TT脈沖回波聲波組，靈敏度指數(shù)：42.54

聲學(xué)影響圖（AIM）：探頭頻率影響靈敏度和覆蓋范圍的示例

探頭頻率會影響AIM模擬圖，并終影響到TFM檢測：探頭頻率越高，從近場到遠(yuǎn)場的過渡位置就越遠(yuǎn)。請注意，在下面的示例中，較高頻率探頭的靈敏度指數(shù)值較高，其AIM著色在整個聲束反射區(qū)域也更加一致，這意味著隨著聲程的延長，其波幅變化較小，因而其信號指示大小的變化也較小。

5L64-A32探頭型號：5 MHz頻率，32 × 10毫米總激發(fā)孔徑，0.5毫米晶片間距，10毫米晶片高度，TT-TT聲波組，靈敏度指數(shù)：18.68

0L64-A32探頭型號：10 MHz頻率，32 × 10毫米總激發(fā)孔徑，0.5毫米晶片間距，10毫米晶片高度，TT-TT聲波組，靈敏度指數(shù)：27.38

適當(dāng)?shù)臏?zhǔn)備工作和完善的TFM掃查計劃，除了要使用如AIM的實用性建模工具外，還應(yīng)該包括探頭策略和可行性測試，以確保充分覆蓋感興趣區(qū)域，并獲得優(yōu)質(zhì)信號。