Page 42 - 无损检测2021年第十二期
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史思琪, 等:

            基于 AR-TFM 方法的超声成像分辨力提升



            奥林巴斯相控阵探头( 中心频率为2.25MHz , 32阵                      该方法的鲁棒性和适用性。

            元) 采集全矩阵数据。常规 TFM 成像结果如图 6                             ( 3 )仿真及试验结果表明, AR-TFM 方法可分

            ( a ) 所示, 可见成像结果混叠, -6dB 阈值下难以区                    离碳钢试块中直径为0.5λ , 中心距为0.7 λ 的3个相

            分缺陷位置和数量, 未达到亚波长级分辨力。                              邻缺陷, 且缺陷深度定位误差不超过0.65mm , 中心
                 采用 SVD 方法确定 AR 阶数为 3 , 令k=3 分                 距定位误差不超过0.27mm 。




            别选择 ε 1=10dB , ε 2=8dB和 ε 3=6dB 对全矩阵                   本文获“ 奥林巴斯杯2021超声检测技术优秀论

            数据进行 AR 谱外推处理和平均加权, 继而实施                           文评选” 活动一等奖。
            TFM 成像, 其结果如图6 ( b ) 所示, 可见3个中心距                   参考文献:
            为0.7 λ 的圆孔得到了有效分离, 实际检测成像结
                                                                [ 1 ]  DRINKWATER B W , WILCOX P D.Ultrasonic
            果与仿真成像结果相似, 较深圆孔的幅值较低。
                                                                    arra y sfornon-destructiveevaluation : Areview [ J ] .

            经测量, 1 圆孔上表面的深度为33.2mm , 2 圆孔
                     #
                                                     #
                                                                    NDT & EInternational , 2006 , 39 ( 7 ): 525-541.


            为34.7mm , 3 圆孔为36.3mm , 定位误差不超过                     [ 2 ]  金士杰, 刘晨飞, 史思琪, 等. 基于全模式全聚焦方


                         #

            0.65mm , 相对误差不超过 2.8% ; 1 与 2 圆孔的                       法的裂纹超声成像定量检测[ J ] .仪器仪表学报,


                                             #
                                                  #
            中心 距 为 2.05 mm , 2 与 3 圆 孔 的 中 心 距 为                    2021 , 42 ( 1 ): 183-190.

                                        #
                                  #


            1.75mm , 中心距误差不超过 0.25mm , 相对误差                     [ 3 ]  王晓宁. 超声相控阵技术结合 Cobra扫查器的小径


                                                                    管环焊缝检测[ J ] . 无损检测, 2012 , 34 ( 9 ): 60-63.
            不超过 13.9% 。仿 真 与 试 验 结 果 表 明 AR-TFM
                                                                [ 4 ]  郑阳, 郑晖, 潘强华, 等. 国内外相控阵超声检测标
            方法可突破声波衍射的限制, 将成像分辨力提高

                                                                    准比较与分析[ J ] . 无损检测, 2016 , 38 ( 7 ): 56-65.
            至亚波长级, 缺陷定位结果准确, 具有较高的鲁棒
                                                                [ 5 ]  杨平华, 林莉, 刘春伟, 等. 相控阵超声检测横向分
            性和适用性。
                                                                    辨力实验测试及分析[ J ] .仪器仪表学报, 2011 , 32

                                                                    ( 6 ): 1384-1389.


                                                                [ 6 ]  章东, 桂杰, 周哲海. 超声相控阵全聚焦无损检测技


                                                                    术概述[ J ] . 声学技术, 2018 , 37 ( 4 ): 320-325.

                                                                [ 7 ]  HOLMESC , DRINKWATERBW , WILCOXPD.

                                                                    Post- p rocessin g of the full matrix of ultrasonic

                                                                    transmit-receive arra y data for non-destructive

                                                                    evaluation [ J ] .NDT & EInternational , 2005 , 38 ( 8 ):
                                                                    701-711.



                                                                [ 8 ]  周正干, 李洋, 周文彬. 相控阵超声后处理成像技术研

                                                                    究、 应用和发展[ J ] . 机械工程学报, 2016 , 52 ( 6 ): 1-11.

                                                                [ 9 ]  李衍. 超声相控阵全聚焦法成像检测[ J ] . 无损检测,
                                                                    2017 , 39 ( 5 ): 57-64.
                                                               [ 10 ]  樊程广. 超声相控阵超分辨率成像方法研究[ D ] . 北



                                                                    京: 国防科技大学, 2014.

                                                               [ 11 ]  孙旭, 金士杰, 张东辉, 等. 基于自回归谱外推的小



                                                                    尺寸裂纹 TOFD 定量检测[ J ] .无损检测, 2017 , 39
                                                                    ( 10 ): 183-190.


                                                               [ 12 ]  林莉, 史思琪, 孙旭, 等. 基于自回归谱外推的全聚


                    图6 碳钢试块圆孔缺陷试验成像结果                               焦成像 分 辨 力 提 升 [ J ] .机 械 工 程 学 报, 2020 , 56
                                                                    ( 22 ): 8-13.
            4 结论                                               [ 13 ]  焦敬品, 马婷, 刘德宇, 等. 基于脉冲压缩技术的相




               ( 1 )提出了将多频带 AR 谱外推和 TFM 相结                          邻缺陷识别方法研究[ J ] .仪器仪表学报, 2014 , 35

                                                                    ( 7 ): 1614-1621.
            合的 AR-TFM 方法, 将超声成像分辨力从波长级
                                                               [ 14 ]  孙旭, 金士杰, 张东辉, 等. 基于自回归谱外推方法
            提升至亚波长级。
                                                                    的 TOFD 检测盲区抑制[ J ] . 机械工程学报, 2018 , 54

                 ( 2 ) 通过基于高阶累积量的SVD 方法确定 AR
                                                                    ( 22 ): 15-20.
            阶数, 利用多频带 AR 谱外推平均加权处理提高了                                                            ( 下转第80页)
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                   2021年 第43卷 第12期


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