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滤波预处理对提高全聚焦算法重建图像质量的比较研究 被引量:1
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作者 唐可欣 沈超 +1 位作者 郑慧峰 王奡 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期469-475,共7页
针对超声波无损检测方法中全聚焦算法重建缺陷图像伪影严重的问题,提出在全聚焦算法中加入滤波处理来进行压制,以提高图像质量和成像分辨率。首先分析了全聚焦算法重建缺陷图像的不足之处,然后提出分别使用R-L、S-L、Cosine和Hamming四... 针对超声波无损检测方法中全聚焦算法重建缺陷图像伪影严重的问题,提出在全聚焦算法中加入滤波处理来进行压制,以提高图像质量和成像分辨率。首先分析了全聚焦算法重建缺陷图像的不足之处,然后提出分别使用R-L、S-L、Cosine和Hamming四种滤波函数对超声反射实验系统采集的全矩阵数据进行处理,最后将原始信号和分别经过四种滤波函数处理的回波信号通过全聚焦算法进行缺陷图像重建。成像结果表明,由经过四种滤波后重建的缺陷图像信噪比均优于由原始信号重建的图像,且R-L和S-L在四种滤波函数中对于提高图像重建质量的效果最好。试件Ⅰ经过R-L和S-L滤波重建的图像信噪比较未滤波的分别提高了8.99 dB和8.96 dB,试件Ⅱ分别提高了9.56 dB和9.55 dB。 展开更多
关键词 超声图像重建 滤波预处理 全聚焦算法 缺陷检测 图像信噪比
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基于椭圆弧扫描转换的超声波无损检测全聚焦算法 被引量:4
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作者 崔文凯 秦开怀 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期2375-2382,共8页
针对超声波无损检测的全聚焦算法(TFM)处理全矩阵数据耗时巨大的问题,本文基于椭圆弧扫描转换提出了一种单层物体超声波无损检测的新全聚焦算法DEA-TFM.相对于传统全聚焦算法的逆向处理过程,新算法结合计算机光栅图形学中的椭圆绘制算法... 针对超声波无损检测的全聚焦算法(TFM)处理全矩阵数据耗时巨大的问题,本文基于椭圆弧扫描转换提出了一种单层物体超声波无损检测的新全聚焦算法DEA-TFM.相对于传统全聚焦算法的逆向处理过程,新算法结合计算机光栅图形学中的椭圆绘制算法,解释了全聚焦算法的计算过程实际上是一个正向处理过程;它将结果图像的绘制和生成转化为椭圆弧的扫描转换操作和叠加;同时对原Bresenham椭圆绘制算法进行扩展,提出了绘制二维任意椭圆的改进算法,使新全聚焦算法能够适用于任意形状的相控阵超声波换能器探头.经过仿真实验证明,新算法和传统算法有着相同的运行结果,但是新算法运行速度有一个数量级的提升. 展开更多
关键词 超声相控阵 无损检测 全聚焦算法 椭圆绘制 正向解释
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奥氏体不锈钢焊缝的优化相位相干加权因子全聚焦成像实验分析
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作者 汪翔 王强 《应用声学》 北大核心 2025年第3期789-798,共10页
针对奥氏体不锈钢焊缝存在粗大的柱状晶组织以及在整体上呈现出各向异性和不均匀性导致的超声衰减严重的问题,该文提出一种优化相位相干加权因子的全聚焦成像算法(OPCF-TFM),对奥氏体不锈钢焊缝区进行实验。结果表明:利用OPCF-TFM算法... 针对奥氏体不锈钢焊缝存在粗大的柱状晶组织以及在整体上呈现出各向异性和不均匀性导致的超声衰减严重的问题,该文提出一种优化相位相干加权因子的全聚焦成像算法(OPCF-TFM),对奥氏体不锈钢焊缝区进行实验。结果表明:利用OPCF-TFM算法能够较好地检测奥氏体不锈钢试块焊缝区内部的ϕ1 mm横通孔缺陷的位置。该算法与全聚焦成像算法相比,缺陷的定位误差平均值可以降低0.1308 mm,缺陷的宽度误差平均值可以降低0.1308 mm,缺陷的信噪比可以提升-0:648~4:387 dB不等,表明OPCF-TFM算法检测奥氏体不锈钢的焊缝区更有优势且有较好的应用前景。 展开更多
关键词 奥氏体不锈钢 全聚焦算法 信号后处理 相位相干因子
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改进型密集阵列全聚焦成像算法的碳纤维复合材料板损伤定位研究 被引量:2
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作者 刘增华 王美灵 +2 位作者 朱艳萍 鲁朝静 何存富 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期120-132,共13页
本文针对各向异性碳纤维复合材料板的损伤定位问题,提出改进型密集阵列全聚焦成像方法。首先,考虑碳纤维复合材料板的各向异性,通过实验分析超声导波在板中的传播特性,得到沿不同传播方向的群速度值。其次,对密集型传感器阵列的参数进... 本文针对各向异性碳纤维复合材料板的损伤定位问题,提出改进型密集阵列全聚焦成像方法。首先,考虑碳纤维复合材料板的各向异性,通过实验分析超声导波在板中的传播特性,得到沿不同传播方向的群速度值。其次,对密集型传感器阵列的参数进行分析和优化研究,分别对不同阵列参数即阵元间距和阵元数量进行指向性函数的数值分析,优化阵列的参数,以保证阵列主瓣较窄、旁瓣较低且无栅瓣。然后,提出了一种考虑碳纤维复合材料板各向异性的改进型密集传感器阵列板结构缺陷定位算法。使用超声导波在碳纤维复合材料板中沿不同传播方向的群速度值,对全聚焦算法进行修正,并利用虚拟聚焦原理对板结构进行全聚焦成像。最后,通过布置碳纤维复合材料孔洞损伤实验,对基于密集阵列全聚焦成像方法的定位精度进行分析。实验结果表明,改进型密集阵列全聚焦成像算法的定位精度为1.00 mm,相较于使用单一群速度值,该方法在定位孔洞损伤缺陷时具有更高的精度。 展开更多
关键词 碳纤维复合材料 超声导波 密集阵列 聚焦成像算法
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基于全聚焦相控阵的机车车轮浅表层裂纹检测方法
5
作者 杨兴宽 潘碧琳 +3 位作者 黄永巍 李立凡 赵光波 黄浩 《中国铁路》 北大核心 2025年第2期81-88,共8页
针对机车不落轮旋修时,车轮浅表层缺陷难以检测、缺陷深度难以准确测量的问题,提出基于全聚焦算法(Total Focusing Method,TFM)的相控阵超声检测方法。根据不落轮旋修工位特点及检测需求设计工艺参数,通过CIVA仿真建模验证TFM对浅表层... 针对机车不落轮旋修时,车轮浅表层缺陷难以检测、缺陷深度难以准确测量的问题,提出基于全聚焦算法(Total Focusing Method,TFM)的相控阵超声检测方法。根据不落轮旋修工位特点及检测需求设计工艺参数,通过CIVA仿真建模验证TFM对浅表层裂纹检测成像的可行性和准确性,利用人工试块检测,研究不同角度和深度裂纹的回波特性,仿真和人工试块实验中裂纹深度的检测误差均可控制在7.00%以下,表明该方法可有效检测车轮中的浅表层裂纹。应用于某机务段机车不落轮旋修工位的实测中发现,经旋修证实共有9片车轮含浅表层裂纹,且最小裂纹深度为1.80 mm,裂纹深度检测误差平均值为0.63 mm,表明该方法检测盲区至少可缩小至踏面下1.80 mm,与现行标准5.00 mm相比缩小了64.00%。结果表明,该检测方法可准确检测机车车轮浅表层裂纹并定位深度,可为机车检修效率提高、经济性旋修模型优化提供技术支持。 展开更多
关键词 机车车轮 不落轮旋修 裂纹检测 相控阵超声检测 全聚焦算法
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9%Ni钢T角焊缝相位相干全聚焦成像
6
作者 张浩文 王强 +4 位作者 肖权旌 张涛 周海婷 陈家焱 钱盛杰 《声学技术》 北大核心 2025年第2期220-225,共6页
针对9%Ni钢厚壁焊缝因晶粒粗大、晶体呈现非均匀各向异性导致的超声衰减严重的问题,文章提出一种基于指向性校正的相位相干因子(directivity corrected phase coherent factor, DC_PCF)全聚焦成像算法,对30.0 mm厚的9%Ni钢T角焊缝试块缺... 针对9%Ni钢厚壁焊缝因晶粒粗大、晶体呈现非均匀各向异性导致的超声衰减严重的问题,文章提出一种基于指向性校正的相位相干因子(directivity corrected phase coherent factor, DC_PCF)全聚焦成像算法,对30.0 mm厚的9%Ni钢T角焊缝试块缺陷(焊缝内侧孔、面坡口处孔、面坡口处槽)进行检测实验。实验结果表明:该算法可以有效降低结构噪声,提高缺陷的辨识度;缺陷的深度检测误差的平均值为2.6 mm,缺陷的宽度检测误差的平均值为0.2 mm,检测误差均小于全聚焦算法及相位相干成像算法;与全聚焦成像算法相比三种缺陷的信噪比分别提高2.1、5.1、4.9 dB;与相位相干成像算法相比信噪比分别提高4.6、3.5、4.1 dB。 展开更多
关键词 9%Ni钢T角焊缝 聚焦成像算法 相位相干因子 声场指向性
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超声相控阵全聚焦成像算法比较分析 被引量:16
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作者 张杰 莫润阳 《声学技术》 CSCD 北大核心 2021年第1期71-76,共6页
先进的成像算法推动了超声相控阵技术的发展,全聚焦方法(Total Focusing Method,TFM)是一种基于全矩阵捕获的虚拟聚焦后处理及缺陷图像重构算法。文章基于一维线阵相控阵纵波探头全矩阵数据模式,利用Matlab软件结合Field II自带开源函... 先进的成像算法推动了超声相控阵技术的发展,全聚焦方法(Total Focusing Method,TFM)是一种基于全矩阵捕获的虚拟聚焦后处理及缺陷图像重构算法。文章基于一维线阵相控阵纵波探头全矩阵数据模式,利用Matlab软件结合Field II自带开源函数包编写了算法程序,比较了TFM和1/2矩阵方法成像效果并对缺陷分辨率影响因素进行分析,最后用标准试块对算法进行实验验证。仿真结果表明,TFM和1/2矩阵方法都能用于缺陷重构且效果无明显差异,激励脉冲的宽度和频率对图像分辨率影响较大;实验表明,1/2矩阵的成像方法虽可有效降低计算数据量,但同时也丢失了检测区边缘处缺陷的部分信息,因而成像效果较TFM稍差。 展开更多
关键词 超声相控阵 矩阵捕获 全聚焦算法 1/2矩阵方法
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复合粘接结构脱粘缺陷全聚焦成像模拟及算法优化研究 被引量:8
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作者 范学腾 伏喜斌 +4 位作者 黄学斌 钟舜聪 方波 林起本 唐长明 《机电工程》 CAS 北大核心 2019年第8期791-796,共6页
针对材料声学参数差异较大的复合粘接结构脱粘缺陷检测困难的问题,研究了复合粘接结构的检测原理及难点,分析了脱粘尺寸对回波幅值的影响,提出了将全聚焦算法应用于复合粘接结构的成像检测方法。分别建立了复合粘接结构的常规PA成像检... 针对材料声学参数差异较大的复合粘接结构脱粘缺陷检测困难的问题,研究了复合粘接结构的检测原理及难点,分析了脱粘尺寸对回波幅值的影响,提出了将全聚焦算法应用于复合粘接结构的成像检测方法。分别建立了复合粘接结构的常规PA成像检测和全聚焦算法成像检测的有限元检测模型,提出了基于指向性理论的分序列局部全聚焦加速算法,通过设定角度阈值筛选有效阵元序列来提高计算效率。研究结果表明:对于复合粘接结构脱粘缺陷的检测,全聚焦算法成像检测相对常规PA成像检测具有更高的检测精度;应用加速算法后,对于32阵元的相控阵探头,[-4 mm,4 mm]和[4 mm,8 mm]之间矩形目标区域的全聚焦成像检测,计算量降低了34.7%,且未降低成像质量。 展开更多
关键词 复合粘接结构 脱粘缺陷 全聚焦算法成像检测 PA成像检测 加速算法
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基于粒子群算法的稀疏阵列超声相控阵全聚焦成像 被引量:9
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作者 沈晓炜 《应用声学》 CSCD 北大核心 2020年第3期354-359,共6页
为降低相控阵超声检测全聚焦算法的成像数据量及阵列稀疏优化的计算时间,研究了一种用于稀疏阵列全聚焦成像的阵列优化算法,并通过实验对其成像效果进行了验证。针对目前超声相控阵检测的全矩阵采集数据量大、全聚焦算法成像时间长的难... 为降低相控阵超声检测全聚焦算法的成像数据量及阵列稀疏优化的计算时间,研究了一种用于稀疏阵列全聚焦成像的阵列优化算法,并通过实验对其成像效果进行了验证。针对目前超声相控阵检测的全矩阵采集数据量大、全聚焦算法成像时间长的难点,该文通过构建稀疏阵列,在保证成像质量的同时显著降低成像数据量,提高了全聚焦算法的成像效率。通过以主瓣宽度、旁瓣峰值以及主瓣峰值作为约束条件构建适应度函数,采用粒子群算法得到稀疏阵元位置分布并进行阵元权重修正,并将其用于稀疏全聚焦成像。相比全阵元成像,使用粒子群算法所得的稀疏阵列的阵元个数降低了56.25%、65.62%,数据使用量降低了80.86%、88.18%。在阵列优化方面,相比遗传算法减少了84.86%的计算时间。 展开更多
关键词 稀疏阵列 粒子群算法 相控阵超声检测 全聚焦算法
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相控阵超声全聚焦成像算法的有限元仿真研究 被引量:9
10
作者 池强强 胡明慧 《声学技术》 CSCD 北大核心 2020年第2期176-183,共8页
基于超声相控阵基本理论和全聚焦成像算法(Total Focus Method,TFM),以30 mm厚的Q235钢板中的孔缺陷检测为研究对象,使用ABAQUS有限元软件,建立了相控阵TFM有限元检测模型。根据模拟结果,在MATLAB软件中编写了相控阵TFM成像算法。同时,... 基于超声相控阵基本理论和全聚焦成像算法(Total Focus Method,TFM),以30 mm厚的Q235钢板中的孔缺陷检测为研究对象,使用ABAQUS有限元软件,建立了相控阵TFM有限元检测模型。根据模拟结果,在MATLAB软件中编写了相控阵TFM成像算法。同时,采用超声多通道实验平台,对构建的TFM有限元检测模型和编写的相控阵TFM算法进行实验验证。实验结果与有限元模拟结果有较好的一致性。 展开更多
关键词 超声相控阵 聚焦成像算法 缺陷识别 有限元 ABAQUS有限元软件
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埋地燃气聚乙烯管热熔接头的矢量相干全聚焦成像检测分析
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作者 杨懿 王强 +3 位作者 张浩文 胡栋 肖权旌 刘延雷 《压力容器》 北大核心 2024年第11期66-73,共8页
针对高密度聚乙烯(HDPE)材料的声衰减和声频散特性导致超声衰减,会影响热熔接头超声相控阵成像检测精度的问题,提出一种改进的矢量相干全聚焦成像算法(IVCF-TFM),应用于HDPE试块中横通孔缺陷(φ2 mm,φ3 mm)和HDPE管道热熔接头孔缺陷(φ... 针对高密度聚乙烯(HDPE)材料的声衰减和声频散特性导致超声衰减,会影响热熔接头超声相控阵成像检测精度的问题,提出一种改进的矢量相干全聚焦成像算法(IVCF-TFM),应用于HDPE试块中横通孔缺陷(φ2 mm,φ3 mm)和HDPE管道热熔接头孔缺陷(φ2 mm,φ3 mm)的检测试验。结果表明:该算法对于横通孔缺陷(φ2 mm,φ3 mm)深度检测的误差分别为0.9,0.3 mm;对于热熔接头孔缺陷(φ2 mm,φ3 mm)深度检测的误差分别为0.5,0.4 mm;该算法检测信噪比与VCF-TFM相比,4种缺陷处分别提高了3.4,3.6,3.7,2.5 dB;该算法成像效率与TFM和VCF-TFM相比分别降低了3.83%,5.89%。该算法在处理HDPE材料的成像检测中,具有一定的优势和应用前景。 展开更多
关键词 高密度聚乙烯管道 聚焦成像算法 矢量相干因子 指向性
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风电塔筒焊缝全聚焦成像优化及缺陷识别方法 被引量:7
12
作者 李忠虎 吕鑫 +2 位作者 薛婉婷 李靖 王金明 《河南科技大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2022年第5期21-27,M0003,共8页
针对风电机组自身质量和环境酸碱度及温差等因素威胁钢制塔筒焊缝安全的问题,使用全聚焦算法,对分布于环焊缝两侧的电磁超声阵列信号进行成像分析。通过希尔伯特变换、场校准、分层去均值化的方式优化成像效果。分析等声程线伪缺陷成因... 针对风电机组自身质量和环境酸碱度及温差等因素威胁钢制塔筒焊缝安全的问题,使用全聚焦算法,对分布于环焊缝两侧的电磁超声阵列信号进行成像分析。通过希尔伯特变换、场校准、分层去均值化的方式优化成像效果。分析等声程线伪缺陷成因,通过拓扑细化算法提取等声程线骨架识别真伪缺陷。研究结果表明:优化后的超声成像信噪比提高,缺陷深度定位误差小于0.1 mm,横向定位平均误差为0.5 mm,缺陷面积平均量化误差约19.6%,缺陷识别方案可以剔除伪缺陷。 展开更多
关键词 风电塔筒 超声波 全聚焦算法 缺陷识别 骨架提取
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超声相控阵全聚焦成像优化算法有限元仿真研究 被引量:2
13
作者 梅曜华 《农业装备与车辆工程》 2022年第10期158-162,共5页
先进的后处理成像算法能够极大地推动超声无损检测在工业检测中的应用。以Acrylic模型中二维分布的圆孔缺陷为检测对象,使用PZFlex有限元软件建模,MATLAB编写后处理算法程序,研究全聚焦算法、1/2矩阵算法和时域拓扑能量算法,比较图像重... 先进的后处理成像算法能够极大地推动超声无损检测在工业检测中的应用。以Acrylic模型中二维分布的圆孔缺陷为检测对象,使用PZFlex有限元软件建模,MATLAB编写后处理算法程序,研究全聚焦算法、1/2矩阵算法和时域拓扑能量算法,比较图像重建质量、成像效率以及分辨率,并结合网格重构、插值算法和-6dB处理法进一步优化全聚焦算法的图像重建质量和成像效率。结果显示,改进后的全聚焦成像算法比TFM算法的成像效率和分辨率分别提高50%和42.8%,具有很大的应用潜力。 展开更多
关键词 超声相控阵 聚焦成像算法 1/2矩阵算法 时域能量拓扑 有限元仿真
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基于全聚焦相控阵超声的叶根槽裂纹检测 被引量:5
14
作者 王鹏 王志强 +1 位作者 蔡晖 李东江 《振动.测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期1172-1177,1236,共7页
汽轮机转子受复杂应力和高温的多重作用,常在反T型叶根槽部位产生疲劳裂纹,导致断裂事故。针对此问题,提出全聚焦相控阵超声的检测方法。推导了全聚焦相控阵超声的采集及成像公式,制备了专用试件,在端壁上倒圆(F1区)采用线切割方法预制... 汽轮机转子受复杂应力和高温的多重作用,常在反T型叶根槽部位产生疲劳裂纹,导致断裂事故。针对此问题,提出全聚焦相控阵超声的检测方法。推导了全聚焦相控阵超声的采集及成像公式,制备了专用试件,在端壁上倒圆(F1区)采用线切割方法预制人工缺陷,采用全聚焦相控阵超声检测,并与常规超声进行了对比。结果表明,全聚焦相控阵超声检测精度高,适应性强,具有较好的工程应用价值。 展开更多
关键词 汽轮机转子 反T型叶根槽 裂纹 相控阵超声 聚焦成像算法
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基于换能器半扩散角约束的相位相干成像方法研究
15
作者 王乐 沈超 +3 位作者 唐可欣 姚帅 周伊凡 王奡 《传感技术学报》 北大核心 2025年第8期1395-1405,共11页
针对全聚焦方法重建图像的伪影问题,通过在全聚焦成像算法中加入半扩散角约束来剔除包含检测物体信息较少或传播路径不合理的超声波束,提升图像重建的质量。根据重建图像质量、图像信噪比和阵列性能指标等可知,加入了半扩散角约束后的... 针对全聚焦方法重建图像的伪影问题,通过在全聚焦成像算法中加入半扩散角约束来剔除包含检测物体信息较少或传播路径不合理的超声波束,提升图像重建的质量。根据重建图像质量、图像信噪比和阵列性能指标等可知,加入了半扩散角约束后的重建效果更佳,弧形伪影有效减少,同时减少了计算量。以B型相控阵试块为实验对象,利用符号相干因子算法和矢量相干因子算法重建图像,当半扩散角常数为0.35时,图像信噪比相较未约束的情况分别提高了2.84 dB和3.05 dB,阵列性能参数分别降低了0.20和0.53,证明提出的基于半扩散角约束的相位相干成像方法可以有效地提升全聚焦的成像质量。 展开更多
关键词 超声图像重建 全聚焦算法 半扩散角 缺陷检测 成像质量评价
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基于超声逆散射模型的损伤定量成像研究 被引量:3
16
作者 周雷 徐桂东 《电子测量技术》 2019年第19期1-5,共5页
针对传统的全聚焦算法(TFM)无法实现对损伤的定量评估问题,建立了以损伤表面反射率为成像指标的超声逆散射模型,实现TFM方法对损伤的定量成像。通过分析入射超声波场与损伤之间的相互作用,推导出包含损伤响应散射振幅的频域超声散射模型... 针对传统的全聚焦算法(TFM)无法实现对损伤的定量评估问题,建立了以损伤表面反射率为成像指标的超声逆散射模型,实现TFM方法对损伤的定量成像。通过分析入射超声波场与损伤之间的相互作用,推导出包含损伤响应散射振幅的频域超声散射模型,进而逆转该散射模型,反演得到损伤表面的反射率与入射和接收超声信号之间的定量关系,从而实现损伤的定量评估。为验证模型的有效性,比较分析了该TFM方法与传统的时域、频域TFM方法对模拟裂纹和圆孔损伤的成像。结果表明,基于超声逆散射模型的TFM成像方法,不仅能够对损伤进行精准定位,而且能够定量表征损伤的大小,尤其是对裂缝状损伤长度的判别。 展开更多
关键词 逆散射模型 全聚焦算法 超声波 损伤成像
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