超聲相控陣成像技術(shù)研究.pdf

1、超聲相控陣是一種通過對(duì)超聲陣列換能器中各陣元進(jìn)行相位延時(shí)控制，獲得靈活可控的合成波束以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)聚焦和高速掃查的檢測(cè)技術(shù)。 近年來，現(xiàn)代工業(yè)診斷與檢測(cè)技術(shù)正在向信息化和可視化方向高速發(fā)展，數(shù)字化超聲相控陣檢測(cè)技術(shù)已逐漸成為國內(nèi)外無損檢測(cè)研究的熱點(diǎn)。 本文主要論述了相控陣超聲檢測(cè)相關(guān)理論，包括超聲相控陣輻射的相關(guān)理論、相控陣超聲檢測(cè)的原理及檢測(cè)時(shí)聲束的控制方法。深入分析了相控陣超聲陣列探頭陣元間距、寬度、陣元數(shù)對(duì)探頭性能的影

2、響，為制作高性能的相控陣探頭提供了依據(jù)。以動(dòng)態(tài)光彈實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，提出了沖擊響應(yīng)波前模擬方法，并對(duì)圓棒內(nèi)聲場(chǎng)和圓孔散射聲場(chǎng)建立了具體的正演算法。正演結(jié)果和動(dòng)態(tài)光彈實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比，證明了該正演方法的正確性。 文中提出一種類似綜合孔徑聚焦的準(zhǔn)相控陣檢測(cè)的方法。采用檢測(cè)信息的數(shù)值合成聚焦代替實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)聚焦，可以得到與相控陣相同的檢測(cè)信息。 具體而言：重復(fù)激勵(lì)某些陣元，依次高速記錄各個(gè)陣元接收到的超聲全波列信號(hào)，用軟件分析方法對(duì)各陣元

3、接收的信息進(jìn)行時(shí)延后的數(shù)值合成聚焦處理。 檢測(cè)區(qū)域的每一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一定的時(shí)延序列，合成各延遲序列的聲波數(shù)值信號(hào)可以得到各個(gè)控陣掃查聚焦點(diǎn)的檢測(cè)信息。這樣，發(fā)揮了計(jì)算機(jī)在時(shí)域信號(hào)處理的能力，將數(shù)字接收通道的個(gè)數(shù)降低到一個(gè)，大幅度削減了設(shè)備成本，打開了相控陣檢測(cè)用于普通工業(yè)探傷的大門。 基于準(zhǔn)相控陣檢測(cè)方法，構(gòu)建了一套49通道的線陣超聲信號(hào)的采集和處理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。根據(jù)疊加原理，把單元發(fā)射和接收的信號(hào)按照波動(dòng)學(xué)規(guī)律合成，即通過