Page 59 - 无损检测2023年第十二期

骆 琦, 等:

相控阵超声平面波全聚焦成像算法及其应用

故可以根据平面波存在的区域计算有效区域, 根
据有效区域减少需要进行聚焦计算的点的数量。
当平面波入射角为θ 时, 其对应的有效区域如图4
所示。

图5 PWI-TFM0° 单角度发射成像结果

图4 平面波入射角为 θ 时对应的有效区域示意

2 检测试验及结果

2.1 PWI-TFM 和相控阵超声成像对比
采用同一个32阵元不带楔块的探头检测同一
个 B型试块, PWI-TFM 采用0° 单角度发射成像, 相
控阵超声采用线扫成像, 其成像结果如图5 , 6所示。
PWI-TFM 和 相 控 阵 超 声 成 像 结 果 对 比 如 表 1
所示。 图6 相控阵超声线扫成像结果
表1 PWI-TFM 和相控阵超声成像结果对比
项目 相控阵超声算法 PWI-TFM 算法 比较结果
线扫, 起始阵元1 ,
设置 0° 单角度发射, 32阵元接收 —
结束阵元32 , 孔径4
数据量 29个 A 扫描 32个 A 扫描 PWI-TFM 采集的数据量稍大
采集速度 FPGA ( 现场可编程门阵列) FPGA 只需进行1次 单角度平面波发射情况下, PWI-TFM 的数据采集
需进行29次采集工作 采集工作 速度比相控阵超声的快很多
单角度, 256×256焦点下, PWI-TFM 可以
成像帧数 主要受采集速度限制 主要受计算速度限制
轻松实现1000帧 / s的成像速度
焦点区域成像清晰, 整个计算区域成像清晰, 单角度的 PWI-TFM 可以实现比相控阵超声更好的成像,
成像效果
远离焦点区域成像发散 成像分辨率高 PWI-TFM 可以通过多角度叠加进一步提升成像质量
2.2 PWI-TFM 和 FMC-TFM 成像对比 相比相控阵超声聚焦合成算法, PWI-TFM 成像在
采用同一个32阵元带楔块的探头检测同一个 ROI 内每个虚拟焦点聚焦, 成像精度和成像质量更

B 型 试 块, PWI-TFM 采 用 4 个 角 度 发 射 成 像, 高, 可通过控制发射平面波角度数量设置更快的成
FMC-TFM 采用全矩阵数据采集成像, 其成像结果 像速度。相比 FMC-TFM 成像算法, PWI-TFM 成
如图7 , 8所示。 PWI-TFM 和FMC-TFM 成像结果 像速度更快, 每次多个阵元发射可获得更高的灵敏
对比如表2所示。 度和信噪比, 可实现更大范围的检测, 另外通过发射
平面波角度范围的控制可有效减少 FMC-TFM 成
3 结语
像中存在的伪影。这些优势使得PWI-TFM 成像具
PWI-TFM 成像算法和现有成像算法相比, 具 有广阔的应用空间, 未来, 该技术发展成熟后, 有望
有多方面优势, 是具有很高实用价值的成像算法。 在高速自动化检测领域发挥重要的作用。

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2023年 第45卷 第12期
无损检测