超声波扫描显微镜的组成-超声波换能器(探头)

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超声波扫描显微镜,超声波扫描检测仪,超声波扫描显微检测系统

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在超声波扫描显微镜系统中，超声波换能器是一个非常关键的部件，在各种扫描显微检测中，操作人员都需要根据对应的测试需求选择合适的超声波扫描探头。根据用户的各种使用需求，我们为超声波扫描显微镜设计了各种各样规格性能的超声波换能器，以满足不同材料器件的检测应用场景。我们拥有40多年超声波换能器的研制经验，开发了各式各样的超声波探头，包括不同的频率、晶片直径、连接器类型等，这些性能指标直接影响超声波扫描显微镜的穿透深度、扫描分辨率等。

超声波扫描显微镜探头

超声波扫描显微镜中把高频电子脉冲信号转换为超声波信号的部件，即把电能转换为机械能的部件，叫做超声波换能器，同时也能把超声波信号转换为电信号并输入到计算机进行处理。超声波换能器内部包括一个压电陶瓷晶体，当给压电陶瓷晶体外加电压脉冲时，晶体会在电压作用下发生微量形变并产生超声波。超声波换能器被设计成各种各样的形状，以产生各种不同规格的超声波，满足超声波扫描显微镜不同样品的测试需求。

超声波扫描显微镜探头聚焦

超声波扫描显微镜探头发出的超声波对材料器件的检测存在一个有效区域，这个区域我们称之为“换能器的声场”。超声波扫描显微镜的声场可以分为近场区(Near field)及远场区(Far field)，它们的位置如图所示。近场是指接近探头的区域。在这个区域中声压反复几次达到最大值、最小值。这个区域的终端为轴上最后一次出现最大声压值的位置。这个位置到探头表面的距离表示为N，即近场距离。近场距离N代表探头的自然焦距。

超声波扫描显微镜近场焦距远场

超声波扫描显微镜探头远场是近场距离（N值）以外的区域。在这个区域，随着声束直径的扩展及声能的消散，声压逐渐降低为零。近场距离是探头频率、晶片直径与被测材料声速互相作用的一个函数。通过以下公式，可以为超声缺陷探测中最常使用的圆环晶片，计算出这个函数值：

超声波扫描显微镜探头近场远场计算公式

由于超声波扫描显微镜探头近场中声压的不同，很难使用基于波幅的技术准确评价缺陷（尽管近场中的厚度测量不成问题）。此外，N值代表通过声学透镜或相位调整技术使探头声束聚焦的最大距离。使用声学透镜可以使超声波扫描显微镜水浸探头聚焦，以生成一个如沙漏形状的声束，这条声束逐渐变窄，直到变为一个微小的焦点，然后从这个焦点处再次扩散，向更远处传播。某些延迟块类型探头也可以被聚焦。在检测小直径管或其他带有急转圆角的被测样件时，声束聚焦非常有用，因为它可以将声能集中在较小的区域，而且还可以改进回波的响应。

超声波扫描显微镜水浸探头聚焦原理图