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超聲陣列換能器中各陣元進(jìn)行相位延時控制，獲得靈活可控的合成波束以實(shí)現(xiàn)動態(tài)聚焦和高速掃查的檢測技術(shù)。 近年來，現(xiàn)代工業(yè)診斷與檢測技術(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技術(shù)已逐漸成為國內(nèi)外無損檢測研究的熱點(diǎn)。 本文主要論述了相控陣超聲檢測相關(guān)理論，包括超聲相控陣輻射的相關(guān)理論、相控陣超聲檢測的原理及檢測時聲束的控制方法。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，并對圓棒內(nèi)聲場和圓孔散射聲場建立了具體的正演算法。正演結(jié)果和動態(tài)光彈實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對比，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)相控陣檢測的方法。采用檢測信息的數(shù)值合成聚焦代替實(shí)時動態(tài)聚焦，可以得到與相控陣相同的檢測信息。 具體而言：重復(fù)激勵某些陣元，依次高速記錄各個陣元接收到的超聲全波列信號，用軟件分析方法對各陣元

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