[科普中国]-c-扫描

定义

超声成像技术能直观再现工件内部缺陷的大小、形状等，是实现缺陷定性、定位、定量及无损评价的关键技术之一，在无损检测领域有着广泛应用。随着计算机技术和电子技术的发展，数字化超声检测仪器得到长足发展，为超声成像检测和缺陷的智能识别奠定了良好的基础。

超声波c-扫描技术是将超声检测与微机控制和微机进行数据采集、存贮、处理、图像显示集合在一起的技术。C扫描成像时，探头需要作二维运动，为了采集从样品中某一深度回来的超声信号，在电路上需要一个较窄的电子阀门，改变阀门的延迟时间，就能探测到物体不同深度的横截面图像。

原理超声C扫描成像是利用超声探伤原理提取垂直于声束指定截面(即横向截面像)的回波信息而形成二维图像的技术，其原理简单，可获取不同截面的信息，因此应用广泛，但由于扫描时一般采用逐点逐行扫描，故成像效率较低1。

在检测时，数据的获取、处理、存贮与评价都是在每一次扫描的同时由计算机在线实时进行。共有两个信号输入计算机进行处理，一个是来自探头位置的信号，一个是来自超声波探伤仪的描述超声波振幅的模拟信号。这两信号经过A/ D 转换，信号数字化后输入计算机,然后由扫描模式产生一个确定其尺寸的数据阵列，图形显示在这个区域范围内。数据阵列里的每个点在显示器上显示为一个象素。图像用8 种颜色显示。这8 种颜色也就是指定波形的振幅,通常用dB 数表示。在每一次扫描结束时，计算机可通过软件自动完成对每一种颜色和显示的百分比面积的象素计数。对显示出来的扫描图像都可以作出相应的解释，对缺陷进行评定。

结构超声波C扫描系统由机械传动机构，超声波C扫描控制器，超声波C扫描探伤仪PC微机系统四部分组成：

机械传动机构机械传动机构是由导轨、导轨上支杆、步进电机组成。两根导轨分别代表纵轴、横轴,即X 、Y 轴。支杆的交汇处就是探头所在处。可以通过手轮来调节探头的高低。

扫描控制器控制两个步进电机来改变探头的位置。传动机构的四角装有极限控制用的光电传感器。在扫查机构超出扫查范围时自动停止扫查动作。停止扫查后,必须关闭扫描控制器,用手工方法使扫查机构脱离极限区域。

超声波C 扫描控制器超声波C 扫描控制器在扫查过程中由计算机控制。控制器控制着传动机构的运动。它有两种工作状态:手动和自动。手动用于探伤前调节探头初始位置。探伤前必须拨到手动档,通过前进和后退按钮调节探头X 、Y 轴位置,使探头位于被检区域的一角。调节好后,应拨到自动档,通过计算机自动控制超声C 扫描控制器。

超声波探伤仪超声波探伤仪具有高频带,并能用尖脉冲激励高阻尼探头,以便获得窄脉冲，检测出工件中的微小缺陷。因为窄脉冲具有较高的距离分辨率也就是说声波的传播过程中遇到缺陷利用窄脉冲可以精确地定出缺陷所在的深度。但是利用窄脉冲也有它的缺点,窄脉冲的声束扩散角要比同频率的要宽,即它的横向分辨率较低,所以通常用聚焦探头来缩小声束截面进行补偿。另外探头的频率也影响着检测的灵敏度。频率越高,检测的灵敏度越高,但是超声波的穿透力却降低了。

超声波探伤仪的报警闸门用于选通界面脉冲,分正常门、界面门、报警门三个选档。界面门是使探伤工件的入射界面回波落在界面门内,由于探伤距离的变化界面需调宽一些,保证界面回波始终落在界面门内。报警门要求出现缺陷的探伤范围内的缺陷回波出现在该门内。它的起始位置和宽度可通过二个多圈第五期和按钮调节。报警门一般可以自动跟踪界面脉冲。界面门、报警门一旦设置好,则在探伤过程中不要轻易改动,否则会影响探伤结果2。

微机系统计算机是整个超声C扫描成像系统数据分析、处理和控制的中心。显示器是一种图像数据的输出方式。一般要求有较高的分辨率，以获得高质量的图像。

硬件结构超声C扫描成像系统硬件由高速采集卡、高分辨率水浸扫描装置、扫描控制(多轴步进电机驱动卡)、脉冲反射式超声探伤仪、超声水浸聚焦探头、微型计算机、打印机等部分组成。

软件设计超声C扫描成像系统的软件包括应用软件和系统软件。应用软件设计是超声C扫描成像系统的重要组成部分：与超声C扫描成像系统的功能与技术要求有关的主要包括数据采集卡的驱动程序、超声C扫描图像的生成程序等。

区别超声波A扫描显示是将接收到的超声信号处理成波形图像，根据波形的形状可以看出被测物体里面是否有异常和缺陷在那里、有多大等，超声波探伤仪主要用于工业检测；

超声波B扫描显示是将并排很多条经过辉度处理的探测信息组合成的二维的、反映出被测物体内部断层切面的"解剖图像"（医院里使用的B超就是用这种原理做出来的），超声波探伤仪适于观察内部处于静态的物体；

超声波C扫描显示是C型扫描显示仪器示波屏代表被检工件的投影面，这种显示能绘出缺陷的水平投影位置，但不能给出缺陷的埋藏深度。

超声波M扫描显示是将一条经过辉度处理的探测信息按时间顺序展开形成一维的"空间多点运动时序图"，适于观察内部处于运动状态的物体，超声波探伤仪如运动的脏器、动脉血管等；

超声波F扫描显示现在用得比较少。 超声波探伤仪检测不但可以做到非常准确，而且相对其他检测方法来说更为方便、快捷，也不会对检测对象和操作者产生危害，所以受到了人们越来越普遍的欢迎，有着非常广阔的发展前景。