Page 116 - 无损检测2021年第十一期
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黄文大, 等:
全矩阵捕获和全聚焦法相控阵成像检测技术
时, 使入射平面波以n 个不同的角度输入工件, 在
N 个阵元上收集信号, 得要n×N ( 一般n<N ) 个
信号。虚拟声源法在阵列组件中创建“ 虚拟声源”,
比阵列单一的阵元可传输更大的能量, 目的为提高
其在噪声材料中的信噪比。该方法将阵列划分为多
个活动子孔径, 对其施加延时, 每个子孔径与一个虚
拟声源关联, 得到的信号个数为l×N ( l 为阵列上
的子孔径数)。
2.3.3 编码激励阵列
编码激励法用数字编码驱动选定的激活阵元,
相继激励整个阵列, 旨在提高超声在衰减材料中的
信噪比。
2.4 多成像方式的重建
多成像方式 TFM 的步骤为: ① 选择几条成像
方式; ② 按成像算法步骤, 对每一成像方式进行波
程计时和波幅求和。处理结果可显示为由多路径图
图1 常规 PAUT 与双全法的主要操作流程
像合成的单一图像, 也可显示为与所选成像方式相
( 2 )波幅求和。图像P 点的波幅 I ( P ) 为
对应的分列式图像。
N N
(
I ( P ) = ∑∑ S i j T iP +T j P ) ( 2 ) 2.5 自适应全聚焦法( ATFM )
i = 1j = 1 在某些情况下( 如成像方式包含位置未知的
( ) 为i 阵元发射、 阵元接收的
式中: S i j T iP +T j P j
界面), 超声飞行时间并不精确。在自适应全聚焦
超声信号叠加到网格点P 的幅值。
算法中, 第一步就要根据 FMC 数据测量试件的界
除算法的一般形式外, 还可能存在变量, 主要
面位置, 再基于该位置调整超声飞行时间, 建造
为: ① 计算超声飞行时间所用数值解法; ② 实施程
TFM 图像。
序( 与检测设备硬件、 软件相关的不同版本和优化);
③ 计算点网格间的插值; ④ 信号处理后波幅求和 3 关键参数校验
的可能性; ⑤ A 扫描对某个图像点的作用、 有关分
该节说明关乎双全法成像效果和质量的3个关
配不同权重因子的选项等。
键参数( 图像分辨率、 网格点间距和波幅稳定度) 的
2.3 FMC的替代采集法
可用FMC的替代采集法, 按与FMC信号相同的 校验要领。双全法是由数据采集和成像构成的方
法, 二者均涉及采样, 故需要关注网格点间距。覆盖
方式收集和处理不同( 通常较小) 的信号集。目的是
范围和分辨率可用下述方法作隐式测试( 验证波幅
减少待处理信号量或提高信噪比以减少处理时间。
2.3.1 全矩阵子集的获取 稳定度的程序中包含 ROI的设置确认和网格点间
通过选择较少发射 - 接收对, 获取全矩阵信号 距的验证)。灵敏度也可用与波幅校正法相同的布
的子集。主要类型为: ① 半矩阵捕获( HMC ), 该 置来进行校验。
方法获取的 A 扫描数据量为 N ·( N+1 )/ 2 , 理论 实施基本 TFM 算法时, 图像中每个点的重建
上采集信息无丢失( 生成图像的信噪比可能低于 步骤为: 在全矩阵数据时基轴上进行 A 扫描, 并在
全矩阵捕获生成图像的); ② 合成孔径聚焦法捕 网格点位置添加 A 扫描波幅值。 A 扫描信号来自
未检波、 未滤波的超声信号, 若图像网格点密度过
获, 该方法仅获取同一发 - 收阵元对应的矩阵信号,
A 扫描数据量为 N ; ③ 稀疏矩阵捕获( SMC ), 该 底, 则 A 扫描信号可能出现反相位相互抵消的现
方法以确定性或随机方式选择激活发 - 收阵元, 得 象, 故网格太粗时, 小反射体的波幅会随探头的位置
到 FMC数据子集。 变化而出现增减。
2.3.2 延时法则的应用 3.1 图像分辨率
平面波成像( PWI ) 法对发射阵元施加适当的延 图像分辨率是指图像可分辨相邻目标物最小间
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2021年 第43卷 第11期
无损检测
