基于频域合成孔径聚焦的输电线路钢管杆超声导波成像检测

输电线路钢管杆结构是一种带有拔梢斜度的大口径薄壁管,超声导波周向B扫描检测传感器激发的超声导波在钢管杆传播过程中存在波束扩散现象。为了解决钢管杆超声导波检测过程中波束扩散导致周向检测分辨率降低的问题,提出了一种钢管杆超声导波频域合成孔径聚焦方法(Synthetic Aperture Focusing Technique,SAFT)。采用文中构建的超声导波合成孔径成像检测装置对直径为608 mm的钢管杆进行超声导波扫查,可获得周向B扫描图像和频域合成孔径聚焦图像。对比钢管杆周向B扫描图像和频域合成孔径聚焦图像,频域合成孔径聚焦图像中散射体和通孔的周向检测分辨率明显优于B扫描图像,文章提出的钢管杆超声导波频域合成孔径聚焦方法能够显著改善超声导波周向检测分辨率。

基于虚拟源的非规则双层介质频域合成孔径聚焦超声成像

为实现非规则双层介质的快速超声成像,提出一种基于虚拟源(VS)的频域合成孔径聚焦技术(SAFT)。首先,借助VS技术在未知界面几何形状的不规则双层介质的表面建立一系列虚拟源点。其次,对所建不均匀分布的虚拟源点进行插值处理,得到近似表征分层界面形状的数学表达式。然后,根据界面表达式,建立表征网格成像区域内速度分布的速度模型。最后,在非稳态相位迁移成像实施过程中,利用声速模型适应每个迁移步进位置上声速的水平变化。通过凸面和正弦曲面工件成像实验验证频域VS-SAFT的有效性,同时对比时、频域VS-SAFT的成像结果和运算效率。结果表明,2种VS-SAFT图像基本还原了缺陷位置和工件表面形状。单核测试条件下,频域VS-SAFT的计算时间仅为0. 47~0. 53 s,而时域VS-SAFT需要91. 21~93. 54 s。

合成孔径聚焦在水浸超声缺陷定量中的应用

针对水浸超声检测常用缺陷定量方法存在成本高或缺陷定量误差较大的问题,提出一种将原始检测数据经频域合成孔径聚焦技术(FSAFT)处理后再运用半波高法进行缺陷定量评价(FSAFT-DQM)的新方法。建立了水浸超声点聚焦探头FSAFT成像方法,制备了横通孔和平底孔试样,开展了FSAFT-DQM缺陷定量评价试验研究。试验结果表明:FSAFTDQM缺陷定量精度受检测深度影响不明显;当扫描步距不大于探头中心频率对应的半波长时,与半波高法相比,平底孔试样FSAFT-DQM缺陷定量误差由71.9%降低到10.0%以内;扫描步距在探头中心频率对应的半波长到波长之间时,图像频域插值算法将平底孔试样FSAFTDQM缺陷定量误差由17.2%降低到5.6%。研究结果表明:FSAFT-DQM能有效提高缺陷定量精度。

基于SAFT的单晶硅内部缺陷时域检测成像方法

为了提高单晶硅内部缺陷的测量精确度和空间分辨率,针对单晶硅材料提出了合成孔径聚焦技术直接时域重建的方法,将多个A超扫描测量结果连续叠加,合并样本点的相位信息,根据TOF算法实现数据映射和同相求和。基于6dB-drop的概念,提出了可描述缺陷边界特征的测量方法,进而推测缺陷的范围、位置、形状及特征,为单晶硅切片工序的计算提供更多信息。流时域重建方法可用于处理实验数据,进而描绘缺陷的特征,简单有效地提高空间分辨率。实验结果表明,该方法可清楚辨别出两个间隔小且直径为0.8mm的孔洞,且天然缺陷的尺寸和方位的量化非常接近于实际测量出的切割试样。

频域相位相干合成孔径聚焦超声成像研究

为提高合成孔径聚焦技术(SAFT)的成像质量和成像效率,提出一种基于相位环形统计矢量(PCSV)的频域SAFT超声成像算法。首先,通过希尔伯特变换和欧拉公式提取波场记录中信号的瞬时相位。然后,将瞬时相位的实部和虚部视作圆形复平面上分布的PCSV,并通过波场外推构建用于频域SAFT加权的相位相干因子。最后,通过加权处理获得高质量频域SAFT-PCSV图像。成像结果表明,频域SAFT-PCSV成像算法有效增强了图像分辨率和信噪比。在相同测试条件下,频域SAFT-PCSV成像算法的运算时间小于传统时域SAFT算法的1/46,所占内存空间低于时域SAFT算法的1/47。

超声频域合成孔径聚焦技术在主轴缺陷检测技术中的应用

以钢制主轴为研究对象,将线性超声阵列探头置于主轴端面采集超声阵列信号。基于相位迁移(PSM)成像算法对采集到的超声阵列信号进行傅里叶变换,并通过角谱运算对频域内声场进行重建,最后通过反傅里叶变换即可实现整个成像区域的聚焦。成像结果表明:将主轴中宽度0.5 mm、深度1 mm表面切槽半波高横向水平宽度范围由23~29 mm缩小到19~22 mm,分辨率可提高的范围至少为17%~24%。此算法计算效率高,充分满足实时成像要求。

预警雷达反隐身技术顶层设计

从雷达总体设计的角度出发,提出了一系列预警雷达反隐身举措,并做了初步分析。这些举措是短波宽脉冲发射、空间功率合成、多/双基地接收、扇扫合成孔径及脉冲压缩。所有这些举措旨在提高E/N0,并兼容于同一雷达中。

基于PCA-WHMM的超声漏表面波频域合成孔径成像研究

超声漏表面波可用于检测表面或近表面缺陷,其非接触检测的优点易于实现自动化检测。但由于波型转换与传播衰减,漏表面波的回波幅值较小,不利于缺陷检测和成像。仿真分析了漏表面波的传播特性及缺陷回波特征,应用主成分分析分离回波信号中的干扰波,再利用小波域隐马尔可夫模型算法分离整段信号的系统噪声,联合两种方法提取漏表面波信号中的缺陷信息,最后通过频域合成孔径算法对漏表面波扫查数据进行了高分辨率图像重建。结果表明,相比于传统B扫成像,基于PCA-WHMM的超声漏表面波F-SAFT方法在回波信号平均信噪比上提高了10.05dB,平均成像误差降低了26.3%,为金属表面及近表面缺陷检测提供了一种有效方法。