基于超声扩散场信号的近场缺陷非线性全聚焦成像

1

作者 张海燕 黄强 +2 位作者 张辉 朱文发 朱琦 《声学技术》 北大核心 2025年第2期196-202,共7页

文章提出一种基于扩散场信息的非线性全聚焦方法 (nonlinear total focusing method, NTFM),解决了超声相控阵近场处缺陷检测时,受盲区影响造成横向分辨率低的问题。在对锆合金板缺陷进行检测时,靠近超声相控阵探头的缺陷信号淹没在盲... 文章提出一种基于扩散场信息的非线性全聚焦方法 (nonlinear total focusing method, NTFM),解决了超声相控阵近场处缺陷检测时,受盲区影响造成横向分辨率低的问题。在对锆合金板缺陷进行检测时,靠近超声相控阵探头的缺陷信号淹没在盲区中。所提方法利用信号间的空间相干性,实现对噪声的抑制,达到削弱盲区的目的。利用中心频率为0.5、1 MHz的线形相控阵探头激发兰姆波,对两块带有通孔缺陷的锆合金板进行实验,获得直接采集信号与扩散场信号。对扩散场信号互相关处理后得到重建信号,将重建信号与直接采集信号结合得到混合信号。对混合信号进行NTFM成像,实现缺陷的可视化图像。实验结果表明:与传统全聚焦成像法相比,NTFM成像抑制了伪像,提高了成像质量,降低了漏检率。文中提出的方法为提高薄板材料近场处缺陷成像的横向分辨率提供了新思路。 展开更多

关键词 超声相控阵 扩散场 非线性全聚焦 兰姆波

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一种基于缺陷响应空间补偿的多模式超声全聚焦复合成像及应用

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作者 焦敬品 梁士通 +2 位作者 李晨旭 齐高君 岳大庆 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第4期173-183,共11页

因奥氏体不锈钢小径管壁厚较小,超声波在其界面多次反射和模式转换产生的多次回波导致相控阵成像中产生大量伪像,严重影响缺陷的识别。为解决所选超声波模式类型、数量及其幅值空间差异性对成像效果的影响,提出了一种基于缺陷响应空间... 因奥氏体不锈钢小径管壁厚较小,超声波在其界面多次反射和模式转换产生的多次回波导致相控阵成像中产生大量伪像,严重影响缺陷的识别。为解决所选超声波模式类型、数量及其幅值空间差异性对成像效果的影响,提出了一种基于缺陷响应空间补偿的多模式超声全聚焦复合成像方法。建立了缺陷空间响应模型,对模型获取的全矩阵数据进行多模式成像,与CIVA仿真软件的成像结果具有较好的一致性。将各模式成像结果中缺陷位置附近的最大强度值作为缺陷响应值进行对比,缺陷响应模型与仿真的计算结果误差仅在±3 dB以内。并研究了不同模式成像敏感度的空间分布规律,确定了适合不同模式的空间补偿参数。利用校准后的所有直接模式和半跨模式对仿真数据进行复合成像,相较于单模式成像以及直接相加复合成像,基于缺陷响应空间补偿的复合成像方法在缺陷处具有更高缺陷幅值以及更低的伪像幅值,且在不同位置的圆孔缺陷成像结果中均未出现伪像。在此基础上,将所提方法应用于裂纹与气孔缺陷的检测实验。结果表明,相较于单模式成像,基于缺陷响应空间补偿的复合成像方法可以很好地抑制伪像并提高信噪比。 展开更多

关键词 奥氏体 小径管 缺陷响应 多模式 全聚焦成像 复合成像

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HDPE管道热熔管接头缺陷的全聚焦优化成像

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作者 冯稳卓 王强 +2 位作者 王涛 张浩文 刘延雷 《河南科技大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期34-42,M0004,M0005,共11页

为了保障高密度聚乙烯(HDPE)管道热熔接头的焊接质量,文章提出一种基于时间反转算法与瞬时相位相干加权因子的全聚焦成像算法,该方法先采用时间反转算法对信号进行处理,再提取信号中的瞬时相位构建瞬时相位相干因子,对全聚焦成像中每个... 为了保障高密度聚乙烯(HDPE)管道热熔接头的焊接质量,文章提出一种基于时间反转算法与瞬时相位相干加权因子的全聚焦成像算法,该方法先采用时间反转算法对信号进行处理,再提取信号中的瞬时相位构建瞬时相位相干因子,对全聚焦成像中每个像素点的幅值进行加权。针对HDPE试样φ1 mm、φ2 mm、φ3 mm的横通孔缺陷和HDPE管道热熔接头试样φ3 mm的孔缺陷进行成像检测实验。结果表明:算法能有效抑制背景噪声和伪影,将深度距离为0~10 mm的近场噪声和伪影的幅值降低约30 dB,提高全聚焦成像分辨率,与TFM算法相比4种缺陷的平均信噪比分别提高9.6 dB、11.8 dB、4.9 dB、3.5 dB,平均阵列性能指标分别降低56%、49%、38%、48%,为相控阵超声检测HDPE管道热熔接头缺陷提供了一种有效的改进方案。 展开更多

关键词 HDPE管道 全聚焦成像 时间反转 瞬时相位相干

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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

4

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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稀疏阵元管道缺陷全聚焦相位相干成像研究

5

作者 王错 李兴昊 +2 位作者 王鹏飞 王晓娟 高鹤明 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第4期114-126,共13页

基于稀疏阵元全聚焦成像并融合相位相干加权因子,利用超声导波对管道缺陷进行成像研究。传统的全聚焦成像算法存在一些显著问题,例如全矩阵数据量庞大、处理成像所需时间过长以及信噪比相对较低,这些问题影响了超声导波在管道无损检测... 基于稀疏阵元全聚焦成像并融合相位相干加权因子,利用超声导波对管道缺陷进行成像研究。传统的全聚焦成像算法存在一些显著问题,例如全矩阵数据量庞大、处理成像所需时间过长以及信噪比相对较低,这些问题影响了超声导波在管道无损检测中的应用效果。因此,在传统全聚焦算法的基础上进行了针对性的优化,采用了稀疏阵元技术,将传统全矩阵的32阵元精简至8阵元,在保证声场覆盖的前提下使数据量减少16倍;其次为了保证减少阵元后的成像质量,同时引入相位相干加权因子(PCF),利用回波信号的相位一致性信息抑制噪声干扰,在保证成像质量的前提下显著提升计算效率。实验结果表明,相比传统32阵元全聚焦成像算法信噪比提升约120%,成像效率提升约38%;这不仅有效减少了成像时间,提高了成像效率,同时也提高了信噪比。针对管道中常见的多缺陷共存工况,利用全聚焦相位相干数据矩阵进行管道多缺陷叠加成像,通过利用管道中缺陷的相位信息,实现多缺陷信号的相位同步增强,提高了多缺陷的成像信噪比以及管道中多缺陷的检出率,该方法对双穿孔缺陷的成像信噪比从传统全聚焦相位相干成像的32.97 dB提升至42.69 dB,提升约30%。基于该方法的可靠性与有效性在管道缺陷中得到了验证。 展开更多

关键词 管道缺陷 多缺陷 超声导波 全聚焦方法 相位相干因子

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基于VMD的厚壁奥氏体不锈钢焊缝双晶面阵全聚焦降噪成像研究

6

作者 刘伟达 杨宸旭 +6 位作者 王俊龙 刘梓昱 杨会敏 严宇 徐喆 廖静瑜 林莉 《压电与声光》 北大核心 2025年第3期513-519,共7页

针对厚壁奥氏体不锈钢焊缝超声信号噪声水平高,模态复杂而导致缺陷检测信噪比低的问题,提出了基于变分模态分解(VMD)降噪的一发一收纵波(TRL)双晶面阵全聚焦成像方法。在厚度76 mm的奥氏体不锈钢焊缝试块上加工深度10~70 mm、直径3.2 m... 针对厚壁奥氏体不锈钢焊缝超声信号噪声水平高,模态复杂而导致缺陷检测信噪比低的问题,提出了基于变分模态分解(VMD)降噪的一发一收纵波(TRL)双晶面阵全聚焦成像方法。在厚度76 mm的奥氏体不锈钢焊缝试块上加工深度10~70 mm、直径3.2 mm的横通孔缺陷,选择中心频率2.25 MHz的TRL探头采集全矩阵捕获(FMC)数据。利用灰狼算法优化FMC信号VMD的惩罚因子系数和分解层数,根据模态分量的频谱能量分布和互相关系数重构全矩阵数据矩阵。建立三维空间的声束传播延时叠加法则,将FMC降噪信号进行全聚焦成像。研究表明,相比于原始FMC数据、经验模态分解降噪和小波包分解降噪的成像结果,VMD降噪成像的缺陷信噪比分别提高了4.69~6.85 dB、2.28~4.40 dB和2.29~4.47 dB,有效提升了焊缝检测效果。 展开更多

关键词 奥氏体不锈钢焊缝 变分模态分解 信噪比 双晶面阵 全聚焦成像

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奥氏体不锈钢支管台的相控阵超声相位相干成像检测技术研究

7

作者 陈喆 陈学东 +1 位作者 卜阳光 程经纬 《压力容器》 北大核心 2025年第4期64-71,共8页

奥氏体不锈钢支管台在进行超声检测时,存在较大的晶粒散射噪声,且由于支管台结构的复杂性,检测过程中的结构噪声会随检测位置的移动而变化,从而易造成缺陷的漏检和误判。针对上述问题,基于指向性校正因子和声速衰减因子对相位相干成像... 奥氏体不锈钢支管台在进行超声检测时,存在较大的晶粒散射噪声,且由于支管台结构的复杂性,检测过程中的结构噪声会随检测位置的移动而变化,从而易造成缺陷的漏检和误判。针对上述问题,基于指向性校正因子和声速衰减因子对相位相干成像进行加权处理,提出了一种幅值校正相位相干成像方法,以提高成像结果的信噪比,并提出仿真模型验证该方法的有效性。结果表明,与全聚焦方法相比,幅值校正相位相干成像方法的信噪比提高了19.01dB。通过制备304不锈钢和20#钢的支管台试件,使用线阵探头采集全矩阵数据,进行成像处理。对于304不锈钢支管台,该方法的信噪比比全聚焦法最大提高了13.29dB;对于20#钢支管台,该方法的信噪比比全聚焦法最大提高了13.20dB。研究结果可为支管台超声成像检测提供参考。 展开更多

关键词 奥氏体不锈钢 支管台 信噪比 全聚焦方法 相位相干成像

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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

8

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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楔块耦合的碳纤维增强复合材料褶皱缺陷全聚焦成像 被引量：2

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作者 张海燕 黄强 +2 位作者 张辉 朱文发 朱琦 《应用声学》 CSCD 北大核心 2024年第5期1035-1043,共9页

褶皱是碳纤维增强复合材料中最主要的缺陷类型之一,当使用超声相控阵对复合材料薄板进行检测时,由于采集系统非线性效应和电子串扰等干扰会引发盲区现象,掩盖了薄板内的褶皱信息。为削弱盲区影响,考虑在相控阵与复合材料薄板(小于10 mm... 褶皱是碳纤维增强复合材料中最主要的缺陷类型之一,当使用超声相控阵对复合材料薄板进行检测时,由于采集系统非线性效应和电子串扰等干扰会引发盲区现象,掩盖了薄板内的褶皱信息。为削弱盲区影响,考虑在相控阵与复合材料薄板(小于10 mm)之间增加楔块,提出楔块耦合的最短路径射线追踪全聚焦方法。基于费马原理与斯涅耳定律,建立楔块耦合的多层介质超声波传播模型;制备含褶皱缺陷的碳纤维增强复合材料试样,搭建超声相控阵数据采集系统,采集全矩阵数据;将楔块耦合的最短路径射线追踪全聚焦方法和传统全聚焦方法的成像效果进行对比。结果表明,基于楔块耦合的最短路径射线追踪全聚焦方法能减小试样表面盲区深度,修正声时偏差,削弱盲区影响,恢复出试样内的褶皱缺陷。相比传统全聚焦方法,纤维褶皱长度、褶皱顶部高度、褶皱角度这3个参数表征的精准程度分别提高了5.9%、4.1%、4.2%。该文为碳纤维增强复合材料薄板褶皱缺陷的检测提供了新思路。 展开更多

关键词 超声相控阵 全聚焦方法 最短路径射线追踪 碳纤维增强复合材料 褶皱

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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

10

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 全聚焦成像算法

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大型螺栓阵列超声全聚焦成像的场能强化算法研究

11

作者 曾广栋 姬升阳 +4 位作者 毛延翩 冉毅川 朱斌 韩松 东蕊 《应用声学》 CSCD 北大核心 2024年第6期1406-1411,共6页

大型螺栓大多用于连接需要承受重载和剧烈振动的构件,由于处于关键承载位置,其可靠性和稳定性对于工业结构的安全至关重要。阵列超声全聚焦成像能够提供高灵敏度、高分辨率的三维成像,为螺栓监测/检测提供了更好的质量和可靠性评价能力... 大型螺栓大多用于连接需要承受重载和剧烈振动的构件,由于处于关键承载位置,其可靠性和稳定性对于工业结构的安全至关重要。阵列超声全聚焦成像能够提供高灵敏度、高分辨率的三维成像,为螺栓监测/检测提供了更好的质量和可靠性评价能力。但对于大型螺栓监测/检测而言,由于常规全聚焦方法使用单个阵元发射,造成在远离探头的部分超声能量较小,检测灵敏度下降。针对上述问题,提出了一种多反射场能量叠加强化的方法,针对所有反射能量场进行场能重建,将多层声场能量累加,使得缺陷处的信号增强。实验结果表明,随着声场能量层数增加,缺陷处的信号逐步增强,缺陷信噪比提高,可以检出常规全聚焦方法无法检出的小缺陷,证明该方法可以有效提高对微小缺陷的检测能力,提高全聚焦技术对螺栓的检测深度。 展开更多

关键词 成像监测 全聚焦方法 信号增强 大型螺栓

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基于分割环阵的CFRP分层缺陷超声全聚焦成像 被引量：3

12

作者 杨宁 陆铭慧 +2 位作者 张萍 朱颖 张毅萍 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期200-210,共11页

碳纤维复合材料在钻孔加工时易产生分层缺陷,分层缺陷严重影响了构件的力学性能,存在严重的安全隐患。针对碳纤维复合材料孔边分层缺陷的检测,提出一种基于分割环形阵列的1/4矩阵全聚焦成像方法。设计了R4×S8、R3×S12、R3... 碳纤维复合材料在钻孔加工时易产生分层缺陷,分层缺陷严重影响了构件的力学性能,存在严重的安全隐患。针对碳纤维复合材料孔边分层缺陷的检测,提出一种基于分割环形阵列的1/4矩阵全聚焦成像方法。设计了R4×S8、R3×S12、R3×S16和R4×S12四种分割环形阵列结构,通过数值仿真对比分析了各阵列的聚焦声场特点,最终确定分割环阵探头为5 MHz的R4×S12探头。使用该探头对碳纤维复合材料孔边分层试块的上层、中层、下层缺陷进行全矩阵采集,利用VTK工具包分别进行全矩阵三维成像和1/4矩阵三维成像。结果表明,1/4矩阵方法比全矩阵方法三维成像的缺陷对比度更高,1/4矩阵方法的缺陷尺寸表征误差更小,误差不超过6%。与全矩阵成像相比,1/4矩阵成像信噪比提升范围为3.43~7.61 dB,有效提升了图像质量。 展开更多

关键词 分层缺陷 全聚焦 分割环形阵列 1/4矩阵 三维成像

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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

13

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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超声全聚焦成像的裂纹类缺陷定量误差分析

14

作者 康达 孔庆茹 +5 位作者 马啸啸 林珊珊 张宏 马兆光 吴慧慧 陈尧 《中国测试》 CAS 北大核心 2024年第2期136-145,共10页

虽然超声全聚焦成像(total focusing method,TFM)具有直观显示裂纹特征的明显优势,但通过TFM图像进行裂纹定量时不可避免地出现测量误差。该文采用模拟与实验对比的方式,分析TFM技术的裂纹定量误差。从超声波波长对缺陷深度的影响规律入... 虽然超声全聚焦成像(total focusing method,TFM)具有直观显示裂纹特征的明显优势,但通过TFM图像进行裂纹定量时不可避免地出现测量误差。该文采用模拟与实验对比的方式,分析TFM技术的裂纹定量误差。从超声波波长对缺陷深度的影响规律入手,分析和研究裂纹长度和取向的全聚焦图像测量误差原因。最后,通过模拟实验对比的方式验证裂纹定量误差。研究结果表明,裂纹上、下尖端的测量深度比实际深度均有所下沉,但两者下沉的深度基本相同,相差在0.6 mm以内,裂纹长度的测量误差范围为0~1 mm,带取向裂纹的取向测量误差基本保持在3°以内。因此,上、下尖端在深度上的测量误差对裂纹长度和取向的影响极小。经实验验证,裂纹深度、长度及取向误差的结论与模拟的结论一致。 展开更多

关键词 超声 全聚焦 定量误差 裂纹长度 裂纹取向

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厚壁奥氏体不锈钢焊缝双晶纵波面阵探头矢量相干全聚焦成像研究

15

作者 杨宸旭 严宇 +6 位作者 刘梓昱 王俊龙 马志远 杨会敏 刘伟达 张东辉 林莉 《压力容器》 北大核心 2024年第12期60-66,共7页

针对厚壁奥氏体不锈钢焊缝全聚焦(TFM)成像信噪比低、影响缺陷辨识的问题,开展一发一收纵波(TRL)面阵探头结合矢量相干因子(VCF)的加权成像研究。在厚度76 mm奥氏体不锈钢焊缝试块中加工深度为10,30,50,70 mm,直径为3.2 mm横通孔缺陷,... 针对厚壁奥氏体不锈钢焊缝全聚焦(TFM)成像信噪比低、影响缺陷辨识的问题,开展一发一收纵波(TRL)面阵探头结合矢量相干因子(VCF)的加权成像研究。在厚度76 mm奥氏体不锈钢焊缝试块中加工深度为10,30,50,70 mm,直径为3.2 mm横通孔缺陷,利用中心频率2.25 MHz、阵元排布16×4×2的TRL探头采集全矩阵数据。根据探头的二维阵列双模块结构,建立基于三维声束传播路径的延时叠加计算法则,提取信号瞬时相位构建VCF,并利用权重因子重构成像数据矩阵,形成针对厚壁奥氏体不锈钢焊缝的TRL-TFM-VCF成像方法。试验结果表明,相比于扇形扫描和全聚焦成像,TRL-TFM-VCF方法焊缝近表面(深度10 mm)缺陷信噪比分别提升了9.98 dB和6.37 dB;近底面(深度70 mm)缺陷信噪比分别提升了8.33 dB和3.00 dB;阵列性能参数分别降低了4.74和4.85。该方法可有效提升厚壁奥氏体不锈钢焊缝超声检测信噪比和对缺陷的定位精度。 展开更多

关键词 奥氏体不锈钢焊缝 双晶面阵探头 全聚焦成像 矢量相干因子

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基于改进稀疏表示的高衰减厚壁结构超声相控阵全聚焦成像 被引量：2

16

作者 周至伟 饶静 牛伟 《仪器仪表学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期246-255,共10页

针对常规超声相控阵在检测高衰减厚壁结构中存在的缺陷特征提取较难和信噪比较低的问题,采用了一种基于改进稀疏表示的超声信号处理方法来解决以上问题。首先对超声全矩阵捕捉数据进行预处理获得分段信号及其对应的时频参数。基于分段... 针对常规超声相控阵在检测高衰减厚壁结构中存在的缺陷特征提取较难和信噪比较低的问题,采用了一种基于改进稀疏表示的超声信号处理方法来解决以上问题。首先对超声全矩阵捕捉数据进行预处理获得分段信号及其对应的时频参数。基于分段信号的时频参数,构造出自适应Gabor子字典,再利用改进的支持匹配追踪算法对分段信号进行稀疏分解与重构。与常规正交匹配追踪算法相比,该改进支持匹配追踪算法结合了自适应Gabor子字典和l_(p)范数(0<p<1)。自适应Gabor子字典通过优化字典原子以更好地匹配信号特性,而l_(p)范数则提供了一种更灵活的稀疏度测量方式,这使得该算法能够在紧凑的字典上更精确地重构超声信号,提高了重构信号的质量。最后,对处理后的全矩阵捕捉数据采用常规全聚焦成像算法实现超声成像。实验结果表明,改进稀疏表示能够准确提取缺陷信号和提高信噪比,提高了高衰减厚壁结构内部缺陷超声图像质量。 展开更多

关键词 高衰减厚壁结构 超声检测 信号处理 稀疏表示 全聚焦成像

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应用于斜楔块的子孔径虚拟源全聚焦成像

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作者 熊政辉 陈俊超 +3 位作者 肖树坤 荆砚 何喜 陈尧 《应用声学》 CSCD 北大核心 2024年第3期625-634,共10页

楔块斜入射检测工艺下,楔块会进一步降低全聚焦成像的缺陷检测能力。尤其是在检测大深度缺陷和粗晶材料时,全聚焦图像会因为缺陷回波幅值下降,导致缺陷图像的信噪比较低。为了提高入射能量,提出了应用于斜楔块的子孔径虚拟源全聚焦成像... 楔块斜入射检测工艺下,楔块会进一步降低全聚焦成像的缺陷检测能力。尤其是在检测大深度缺陷和粗晶材料时,全聚焦图像会因为缺陷回波幅值下降,导致缺陷图像的信噪比较低。为了提高入射能量,提出了应用于斜楔块的子孔径虚拟源全聚焦成像技术。研究结果表明:该技术通过延时控制子孔径阵元激励形成虚拟源发射,显著增加了射入到被检构件中的声能。在横向L值为20∼40 mm探头移动区间内,17∼38 mm深度范围内Φ3边钻孔幅值较黄铜全聚焦图像提高4.58∼7.12 dB;当钢制试块为被检对象时,在横向L值为30∼40 mm探头移动区间内,40∼65 mm深度范围内Φ1边钻孔幅值较全聚焦图像提高0.63∼2.35 dB。因此在该技术应用于楔块斜入射检测工艺下的粗晶材料检测,具有较好的检测效果。 展开更多

关键词 子孔径虚拟源 相控阵 全聚焦 超声检测 斜楔块

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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 全聚焦成像算法 矢量相干因子 指向性

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基于Omega-K算法的快速全聚焦超声成像研究 被引量：24

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作者 陈尧 冒秋琴 +2 位作者 陈果 石文泽 卢超 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期128-134,共7页

针对现有超声全聚焦技术难以实时成像的问题,提出基于w-k算法的快速全聚焦技术。首先将用于全聚焦方法（TFM）成像的三维全矩阵数据分解为N个二维子矩阵;利用快速傅里叶变换,将1～N号子矩阵由时域I（t,x）转换为频域D（kZ,kx）;基于w-k... 针对现有超声全聚焦技术难以实时成像的问题,提出基于w-k算法的快速全聚焦技术。首先将用于全聚焦方法（TFM）成像的三维全矩阵数据分解为N个二维子矩阵;利用快速傅里叶变换,将1～N号子矩阵由时域I（t,x）转换为频域D（kZ,kx）;基于w-k算法构建波数迁移因子F（kZ,kx）,对D（kZ,kx）进行加权得到ID（kx,kz）,实现频域中的声束聚焦;通过快速傅里叶逆变换得到子矩阵聚焦图像,并将其进行图像融合,最终获得全聚焦图像。结果表明,单核测试条件下,快速全聚焦方法获得具有200×300像素点的64阵元图像所需平均时间仅为0.65 s,而常规全聚焦算法需要1 467.36 s。综上,基于ω-k算法的全聚焦技术具有成像速度快、对硬件要求低等优点,为实时的高精度在线无损检测提供了一种可行方法。 展开更多

关键词 全聚焦方法 ω-k算法 超声 快速 成像

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基于全聚焦成像技术的焊缝近表面平面类缺陷检测 被引量：17

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作者 于朋 刚铁 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期36-40,I0002,共6页

全聚焦成像技术(TFM,total focusing method)利用虚拟聚焦算法,将采集到的每一组收发信号聚焦于成像区域的每一单元格上(虚拟聚焦点)并最终成像.Half-Skip TFM(HSTFM)是在全聚焦成像技术(TFM)的基础上发展起来的一种超声相控阵后处理成... 全聚焦成像技术(TFM,total focusing method)利用虚拟聚焦算法,将采集到的每一组收发信号聚焦于成像区域的每一单元格上(虚拟聚焦点)并最终成像.Half-Skip TFM(HSTFM)是在全聚焦成像技术(TFM)的基础上发展起来的一种超声相控阵后处理成像技术.文中分别采用TFM,HSTFM这两种算法对位于焊缝试件近下表面的典型平面类缺陷(垂直于试件表面扩展)进行了成像检测.结果表明,TFM的成像仅观察到平面类缺陷上尖端的存在;而在HSTFM的成像中,平面类缺陷成像完整且清晰可见.同时,试验中根据HSTFM的成像结果,测量出了缺陷的尺寸与定位信息,并具有较小的测量误差. 展开更多

关键词 无损检测 超声相控阵检测 全聚焦成像技术 焊接接头 缺陷

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