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超声相控阵矩阵阵列三维合成聚焦成像方法

焊接学报 2018年第6期39卷 7-12页

作者：孙昌立迟大钊刚铁于朋哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室哈尔滨150001 黑龙江科技大学计算机与信息工程学院哈尔滨150022

掌握缺陷的三维形态信息,会更利于无损评估,因此将合成聚焦二维成像方法扩展,初步探索了三维合成聚焦成像方法,以直观得到缺陷的超声三维成像.将该方法在MATLAB平台编程实现,然后通过超声相控阵矩阵探头采集到的完备集数据后处理进行了... 详细信息

掌握缺陷的三维形态信息,会更利于无损评估,因此将合成聚焦二维成像方法扩展,初步探索了三维合成聚焦成像方法,以直观得到缺陷的超声三维成像.将该方法在MATLAB平台编程实现,然后通过超声相控阵矩阵探头采集到的完备集数据后处理进行了验证.结果表明,通过三维合成聚焦处理后,得到探头下方空间的超声成像的三维图像数据,然后在此基础上使用等值面法将缺陷的三维图像分割出来.该图像能够清晰反映出反射体的真实位置及空间分布;在超声探头没有机械移动扫描的前提下能够得到缺陷三维图像.对于探头移动空间受限的检测位置获取缺陷三维图像有一定的理论意义及实用价值.

关键词：超声相控阵矩阵阵列完备集三维合成聚焦成像

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超声相控阵低信噪比背景下相关相位校正

清华大学学报（自然科学版） 2006年第8期46卷 1353-1356页

作者：杨平陈斌施克仁清华大学机械工程系无损检测工程中心北京100084

超声相控阵中,相位校正在消除相位畸变中起着重要作用。部分相控阵探头,阵元的面积小,回波信号弱,信噪比差。针对该问题,首先研究了邻近和集总相关估计在不同信噪比情况下的校正性能:发现信噪比SNR>12 dB时,邻近相关估计基本不产生估计... 详细信息

超声相控阵中,相位校正在消除相位畸变中起着重要作用。部分相控阵探头,阵元的面积小,回波信号弱,信噪比差。针对该问题,首先研究了邻近和集总相关估计在不同信噪比情况下的校正性能:发现信噪比SNR>12 dB时,邻近相关估计基本不产生估计误差;SNR<5 dB时,邻近相关估计产生的误差随着信噪比下降急剧增大。而集总相关即使在噪声强度较小时也不能做到估计误差为0;在噪声强度增大的过程中,其估计误差并未急剧增加,这与邻近相关估计不同。根据邻近和集总相关的特点,提出了混合相关校正结构。实验表明,混合相关充分利用了邻近和集总相关估计的优点,显著提高了图像质量。

关键词：无损探伤超声相控阵相位校正互相关信噪比

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超声相控阵系统中高精度相控发射的实现

清华大学学报（自然科学版） 2004年第2期44卷 153-156页

作者：鲍晓宇施克仁陈以方张伟清华大学机械工程系北京100084

相控阵超声发射波束形成中的关键环节是对各阵元的发射相位延时进行精确控制。提出了一种新颖的高精度相控发射电路,它采用波形激励方式,通过D/A转换器将任意复杂的数字波形转换成模拟信号,经放大驱动后激励各阵元发射超声。以波形激励... 详细信息

相控阵超声发射波束形成中的关键环节是对各阵元的发射相位延时进行精确控制。提出了一种新颖的高精度相控发射电路,它采用波形激励方式,通过D/A转换器将任意复杂的数字波形转换成模拟信号,经放大驱动后激励各阵元发射超声。以波形激励为基础,采用D/A输出时钟和直接数字频率合成(directdigitalsynthesis,DDS)技术相结合的方法实现了高精度的发射相控延时。基于D/A输出时钟的相控发射粗延时分辨率为15ns。基于DDS的相控发射细延时可达到1.41°的相位分辨率,对应3.096MHz发射信号下1.25ns的相位延时。实验表明,该相控发射电路能够达到很高的相控发射精度。

关键词：超声相控阵高精度相控发射无损探伤相位延时超声检测系统

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超声相控阵近场偏转与聚焦离散点源声场仿真

系统仿真学报 2013年第5期25卷 1108-1112页

作者：孙芳曾周末靳世久陈世利天津大学精密测试技术与仪器国家重点实验室天津300072

针对一维线型超声相控阵的平面内声场,在瑞利积分的基础上,且忽略阵元长度影响的前提下,提出用离散点源法计算近场声场,进而通过仿真来分析超声相控阵偏转和聚焦对近场范围的影响。结果表明声束偏转使得近场长度减小,且使近场长度附近... 详细信息

针对一维线型超声相控阵的平面内声场,在瑞利积分的基础上,且忽略阵元长度影响的前提下,提出用离散点源法计算近场声场,进而通过仿真来分析超声相控阵偏转和聚焦对近场范围的影响。结果表明声束偏转使得近场长度减小,且使近场长度附近区域的声压增强;而声束聚焦同样使近场长度减小,同时随着与阵列换能器表面距离的增加,声束聚焦的效果越差,并且实际聚焦深度与设定聚焦深度之差也越大。进行了CIVA仿真平台的缺陷响应实验,验证了仿真结果,同时为实际中近场区检测提供了理论依据。

关键词：超声相控阵近场声场仿真

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超声相控阵探头的模型研究与参数优化

传感技术学报 2010年第12期23卷 1731-1735页

作者：况迎辉东南大学仪器科学与工程学院南京210096

超声相控阵探测技术是在工业无损检测领域具有良好应用前景的新技术。论文介绍了超声相控阵检测的基本原理,对相控阵探头单一阵元模型和多维线性模型进行了仿真对比,证实了多维线性相控阵模型在应用中的优势;进而针对多维线性相控阵结... 详细信息

超声相控阵探测技术是在工业无损检测领域具有良好应用前景的新技术。论文介绍了超声相控阵检测的基本原理,对相控阵探头单一阵元模型和多维线性模型进行了仿真对比,证实了多维线性相控阵模型在应用中的优势;进而针对多维线性相控阵结构参数与探测性能的关系进行了仿真研究,基于实验仿真和理论推算给出了探头参数的优化方案,为相控阵探头结构设计奠定了基础。

关键词：超声相控阵参数优化 matlab仿真无损检测

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一种测量液膜厚度的超声相控阵实验装置

仪器仪表学报 2024年第3期45卷 170-178页

作者：赵宁孙铭聪刘苗苗庞丽丽张荣香河北大学质量技术监督学院保定071002 零碳能源建筑与计量技术教育部工程研究中心建设项目保定071000 河北大学物理科学与技术学院保定071002

气液两相流存在于核反应堆蒸发、飞行器冷却、化工生产降膜蒸发等过程,界面波的动态测量对工业过程监控和生产优化具有重要意义。界面波的准确识别与特性参数测量是开展科学研究与工程实践的重要前提。基于超声相控阵测量系统,设计了扇... 详细信息

气液两相流存在于核反应堆蒸发、飞行器冷却、化工生产降膜蒸发等过程,界面波的动态测量对工业过程监控和生产优化具有重要意义。界面波的准确识别与特性参数测量是开展科学研究与工程实践的重要前提。基于超声相控阵测量系统,设计了扇扫的测量方式,可以用于气液界面清晰的流型中液膜厚度和界面波形态三维测量。通过静态标定和圆管验证,确定了像素点和液膜厚度之间的关系,在气相表观流速为0.0719~0.4316 m/s,液相表观流速为0.0567~1.4161 m/s的工况下进行实时动态实验,获得了实时流动过程中较高精度的截面气液相界面信息,并构建了管道内部界面波三维分布形态,为界面波特性研究提供了一种实验参考方法。

关键词：气液两相流液膜超声相控阵扇扫界面波

聚乙烯管道电熔接头的超声相控阵成像及缺陷特征

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焊接学报 2018年第2期39卷 119-123,134页

作者：黄跃鑫钟舜聪伏喜斌黄学斌涂善东福州大学机械工程及自动化学院光学/太赫兹及无损检测实验室福州350108 华东理工大学承压系统安全科学教育部重点实验室上海200237 厦门市特种设备检验检测院厦门361000

为了提高基于超声相控阵的聚乙烯管道电熔接头的图像特征识别和自动缺陷检测效率,提出采用K均值聚类算法和数学形态学相结合的图像处理方法,实现了对超声相控阵检测图像的处理.K均值聚类算法可以有效地实现图像的整体分割,数学形态学处... 详细信息

为了提高基于超声相控阵的聚乙烯管道电熔接头的图像特征识别和自动缺陷检测效率,提出采用K均值聚类算法和数学形态学相结合的图像处理方法,实现了对超声相控阵检测图像的处理.K均值聚类算法可以有效地实现图像的整体分割,数学形态学处理能够平滑图像边缘,得到相对完整独立的缺陷成像区域.结果表明,所提出的方法不需要训练样本,只需根据数据本身的属性进行自我训练,可靠性较高.K均值聚类算法和数学形态学相结合能较完整地将多种缺陷信息从图像中分离出来,为聚乙烯管道电熔接头缺陷的自动评价提供了新方法,具有较好推广价值.

关键词：超声相控阵无损检测和评价缺陷识别聚类算法数学形态学

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超声相控阵输出声场优化及仿真

压电与声光 2011年第1期33卷 96-99页

作者：陈伟曾德平王华向军刘冬刘冰重庆医科大学生物医学工程系超声医学工程重庆市市级重点实验室重庆400016

为使超声相控阵在输出平面上的声压输出达到较好的分布模式,本研究通过预先设定相控阵输出面上的声压分布形态,然后利用迭代算法来求解超声相控阵驱动向量,最终实现了超声相控阵在输出平面上声压输出的有效控制,并通过计算机仿真对这种... 详细信息

为使超声相控阵在输出平面上的声压输出达到较好的分布模式,本研究通过预先设定相控阵输出面上的声压分布形态,然后利用迭代算法来求解超声相控阵驱动向量,最终实现了超声相控阵在输出平面上声压输出的有效控制,并通过计算机仿真对这种算法进行了验证。

关键词：超声相控阵声场优化迭代算法计算机仿真

基于时间反转声学理论的超声相控阵超分辨率成像方法

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国防科技大学学报 2021年第6期43卷 60-65页

作者：樊程广余孙全赵勇杨磊国防科技大学空天科学学院湖南长沙410073

在超声相控阵检测领域,常规成像方法遵守瑞利准则,其成像分辨率受到波长限制。研究时间反转多信号分类(Time Reversal-MUltiple SIgnal Classification,TR-MUSIC)方法,在保持超声波工作频率不变且不影响系统探测深度的前提下,可提高成... 详细信息

在超声相控阵检测领域,常规成像方法遵守瑞利准则,其成像分辨率受到波长限制。研究时间反转多信号分类(Time Reversal-MUltiple SIgnal Classification,TR-MUSIC)方法,在保持超声波工作频率不变且不影响系统探测深度的前提下,可提高成像分辨率,实现超分辨率成像。通过全矩阵采集方法获取被测对象的超声阵列数据;利用平面B扫描和TR-MUSIC方法处理数据,得到二维和三维超声图像;依据图像特征评估被测对象内部状况。实验选取加工不锈钢试块作为被测对象,搭建超声相控阵检测系统,在试块内部加工6个直径为1 mm、可视为点散射体的相邻贯通孔作为缺陷。实验表明,TR-MUSIC方法能够区分并定位这6个相邻点散射体,而平面B扫描方法则不能。因此,基于时间反转声学理论的TR-MUSIC方法可以提高成像分辨率,改善超声图像质量。

关键词：超分辨率时间反转超声相控阵无损检测