[发明专利]线性相控阵超声斜探头辐射偏转声场扩散角的计算方法

摘要

本发明公开了一种线性相控阵超声斜探头辐射偏转声场扩散角的计算方法，本方法基于几何声学，通过计算相控阵超声探头辐射不同角度偏转声束时的有效声辐射口径，推导声束在楔块中的偏转角，而后利用声束在楔块‑工件界面上的折射定量，计算偏转声束覆盖角度，得出声束覆盖角度与探头尺寸、偏转角度和楔块相关参数的关系。该发明有利于选择合适的相控阵超声换能器和楔块角度；方便指导检测方法与工艺的进一步研究。

主权项

1.线性相控阵超声斜探头辐射偏转声场扩散角的计算方法，其特征在于，所述计算方法包括以下步骤；步骤1：构建楔块‑工件模型，沿斜探头及楔块中心作横切面，定义一维线性相控阵超声换能器激活口径为A₀，楔块倾斜角度为α，楔块中的纵波声速为C_W，工件中的声速为C_S，声波频率为f，声波波长为λ，声束从楔块到工件中的入射角为θ_i；步骤2：计算楔块中等效的声辐射口径A_W，A_w＝A₀cos(θ_i‑α)；步骤3:计算换能器辐射声场的半扩散角θ_Δ，步骤4：楔块中声束主瓣的上边界入射角θ_i1与所述换能器辐射声场的半扩散角θ_Δ的关系为：θ_i1＝θ_i+θ_Δ，结合步骤2和步骤3中的关系公式，得到楔块中声束主瓣上边界入射角θ_i1为：步骤5：根据Snell定律得到工件中折射声束主瓣上边界角θ_t1为：步骤6：楔块中声束主瓣的下边界入射角θ_i2与所述换能器辐射声场的半扩散角θ_Δ的关系为：θ_i2＝θ_i‑θ_Δ，结合步骤2和步骤3中的关系公式及Snell定律得到工件中声束主瓣下边界入射角θ_t2为：步骤7：根据步骤5和步骤6中的，工件中声束主瓣上、下边界入射角，得到工件中声束主瓣的扩散角Δθ_t为：