改进FFT算法在频域全聚焦超声成像中研究

针对钢块中孔洞缺陷的超声成像检测,目前普遍采用时域超声成像算法。该方法中的延时叠加过程需要进行重复、繁琐的迭代运算,无法满足高质量实时成像的需求,频域超声成像算法具有更高的成像分辨率和更快的成像速度。提出了一种针对任意非0值输入的基2-FFT输入分级截断算法,将该算法应用在频域FMC-PSM算法成像中,得到改进的FMC-PSM算法,用于钢块中孔洞缺陷检测超声成像。实验结果证明,相较于标准FMC-PSM算法,改进的频域FMC-PSM算法能够在呈现更高质量图像的同时将成像速度提高了15%,有望解决超声成像中成像质量和成像效率难以兼顾的问题。

基于源体生长思想的全张量重力梯度数据联合反演

基于源体生长思想的三维反演是一种使用系统搜索的反演方法。和正则化反演相比,该方法计算量小,运算速度快。源体生长的判断准则是其核心,影响着结果质量。本文提出了一种全张量重力梯度数据源体生长反演方法,旨在提高纵向的反演效果。首先,在判断准则中引入深度加权函数,优化对不同深度上源体生长的判断;其次,根据单分量梯度数据反演结果,调整不同类型数据的权重,建立联合反演方法;最后,利用矩阵压缩减少内存占用,提高反演计算效率。通过模型数据与文顿盐丘地区实测数据试验,证明了提出的方法能够有效地引导源体生长,对深部目标具有更高的分辨能力,适用于较复杂形态目标的反演,且具有较高的计算效率和抗噪性。

多模式全聚焦法对焊缝内部条状缺陷的检测及定量

研究多模式全聚焦方法对钢板对接焊缝内部不同倾斜角度缺陷的定量能力。以矩形刻槽代表焊缝内的条状缺陷,采用有限元方法获取刻槽单频散射系数,同时与波传播模型结合进行全矩阵数据模拟,对倾角不同的刻槽进行仿真成像。结果表明,LL-L,TT-T,TT-L等3种半跨模式可覆盖0°~40°倾角的缺陷,TL-LT,LL-LL,TL-TL,TT-TL,TT-LL等5种全跨模式可覆盖10°~70°倾角的缺陷,对缺陷角度表征能力最佳,应在实际检测中优先考虑。另外,刻槽长度定量易受散射强度影响,用同一阈值进行定量识别并不适合全部模式。

相控阵超声检测技术中的全聚焦成像算法及其校准研究

相控阵超声检测技术中的全聚焦成像算法是一种基于全矩阵数据的虚拟聚焦后处理成像技术,因其具有精度高、算法灵活等优点成为近年来的研究热点。为了解决该算法在楔块耦合检测模式下的校准问题,介绍全矩阵数据及全聚焦成像算法的基本概念,通过对所存在问题的分析,建立双层介质的能量衰减模型;从指向性、透射和扩散三个方面分析声束传播路径上的能量衰减,计算衰减校准系数,提出基于校准的改进算法;分别采用未校准、平方根校准和自建模型校准的三种全聚焦算法对B型相控阵标准试块进行检测成像试验,从试验结果可以看出,平方根校准的算法能适当修正大声程的能量衰减,而自建模型校准的算法对于大声程、大偏转角的能量衰减都有较好的改善,使图像的能量更加均匀;此外,相比未校准和平方根校准,自建模型校准的算法具有更大的检测角度范围,有能力检测出大偏转角的缺陷。研究工作表明,校准后的全聚焦成像算法能够扩大检测角度范围、改善图像的能量均匀性,检测漏检率及缺陷定量误差得到有效降低。

相控阵超声后处理成像技术研究、应用和发展

相控阵超声后处理成像技术采用离线计算的方式对超声回波数据进行分析,实现缺陷的成像及评价,与基于实时成像的常规相控阵超声检测技术相比,成像更清晰,缺陷表征能力更强。近年来,相控阵超声后处理成像技术逐渐成为研究热点,国内外相关学者相继建立全聚焦成像、向量全聚焦成像、波数域成像和时间反转成像等一系列基于全矩阵数据的后处理成像算法,检测精度及缺陷表征尺寸极限取得了很大突破。为此,从全矩阵数据的基础理论出发,介绍基于虚拟聚焦思想和频域反演思想的相控阵超声后处理典型成像算法的基本原理、技术特点、研究进展及应用现状,总结当前发展存在的问题和不足,预测相控阵后处理成像技术的未来发展。

一种基于压缩感知的超声阵列全矩阵数据重构方法

针对传统全矩阵数据采集数据量大、采样时长随阵元个数增加的问题,提出了一种基于压缩感知的超声阵列全矩阵数据重构方法。根据多阵元等幅同步有限次激励下采集的超声信号与全矩阵数据的压缩采样关系,利用多阵元等幅同步有限次激励下采集到的少量超声信号进行超声阵列全矩阵数据重构,并将重构数据用于缺陷的全聚焦成像。基于提出的数据压缩采集模式,开展了块状试件中缺陷超声相控阵检测实验,并分析了稀疏变换基、激励阵元个数、激励次数等因素对检测结果的影响规律。实验结果表明,提出的方法可以在75%压缩率下实现超声全矩阵数据的重构,重构数据与实际全矩阵数据的均方根误差约为6%,可用于缺陷的全聚焦成像。

基于Python编程的航空伽马全谱分析方法的应用研究

航空伽马全谱分析方法是基于全能谱数据进行的一种数据处理方法,实现过程除常规处理之外,还需大量的矩阵计算,通常用某一种编程语言调用MATLAB、SCILAB等科学计算工具才能实现,编程过程复杂且数据处理效率较低。作者基于Python和其丰富的第三方类库编程,用简短的程序编码实现了航空伽马射线全能谱分析方法的全过程,解决了只能通过调用其他数值计算软件来计算大矩阵、编程复杂且数据处理效率不高的问题。通过在云南昆明-昆阳磷矿试验区的运用及研究表明,基于Python编程航空伽马全能谱分析方法可行、结果可靠,为航空伽马全能谱数据处理以及类似研究提供了一种借鉴,值得应用和推广。

大庆深层流纹岩全直径岩心实验数据分析

对大庆深层流纹岩全直径岩心样品的电、声实验数据进行了深入分析,内容包括实验数据的预处理、测量结果的重复性检验、矿化度对测量结果的影响、最佳-F、-Δt和Sw-I实验关系的确定以及与Archie方程的比较等。这是国内第1次对模拟地层温度压力条件下全直径流纹岩岩心测试结果的分析。通过实验分析精确确定了计算流纹岩孔隙度及含气饱和度的方程;精确外推得到了流纹岩的纵、横波骨架时差,即流纹岩骨架的纵波、横波速度,进而得到了纵横波速度比。该结果为松辽盆地深层天然气勘探提供了最基础的地球物理参数和解释方程,可直接用于大庆深层流纹岩气藏测井资料解释和地震数据处理。

基于数据挖掘技术的微波多层全交换矩阵

基于微波多层印制技术提出了一种工作于45~180MHz的平面化8×8全交换矩阵,同时建立了基于数据挖掘的数据分析和迭代体系,并据此对该矩阵进行了设计、测试、分析和调试一体的迭代设计。所实现的8×8全交换矩阵尺寸小于310 mm×170mm×25mm,小批量样机所有输入-输出通路增益范围小于3 dB,输入、输出驻波比小于2,开关隔离度优于60 dB,输出-输出(同一输入)隔离优于15 dB,输出-输出(不同输入)隔离度优于60 dB,在大幅度缩减体积的前提下,指标总体优于传统方案。

基于有限元法的超声相控全矩阵检测与成像仿真

全矩阵超声相控阵成像技术具有信噪比好、缺陷分辨率高等优点,近年来在无损检测领域获得广泛研究。基于全矩阵数据采集理论和全聚焦成像算法原理,采用有限元法建立超声相控全矩阵检测模型,该模型以钢板中的圆孔缺陷检测为研究对象,提取检测模型中超声纵波幅值信号进行分析。仿真结果显示,采集到的全矩阵A扫描数据具有对称性,且全聚焦算法能有效地实现缺陷的反演成像。成像结果进一步表明,与常规B扫描检测模型相比,该全矩阵模型能准确定位缺陷位置且成像效果较好。而对于某一特定检测介质的全聚焦成像,不同的阵元数成像效果也不同,可以通过数值模拟确定最优的阵元数。

基于超声相控阵的全聚焦三维成像

针对传统超声相控阵二维检测图谱缺陷信息单一的问题,为更加直观反映缺陷在三维空间中的形态及尺寸等信息,采用带有位置编码器的一维线阵探头,通过分层切片处理与全聚焦算法相结合的方法,借助MATLAB软件平台及采集的全矩阵数据,绘制出一系列带有位置信息的全聚焦图像,并利用增益处理技术进行图像优化。在此基础上,根据图像在三维空间中的真实位置信息,利用等值面法及图像的二值化处理完成缺陷的三维重构,实现了基于一维线性阵列的超声相控阵三维成像。研究结果表明:该方法能够在空间上实现对被检测区域的直观显示,获得缺陷的高质量三维成像,使得缺陷的形态及位置等信息更加丰富。

相控阵三维全聚焦成像检测技术

由于全聚焦成像技术主要集中于使用一维线阵实现二维全聚焦成像,文中基于二维面阵将全聚焦算法扩展至三维,并利用现场可编程门阵列的高速并行运算能力实现硬件的全聚焦过程,检测图像的刷新率高达20帧·s-1,数据实时处理能力约为每秒2G字节,从真正意义上实现了实时三维全聚焦成像检测。通过仿真及系统试验表明,相比二维全聚焦成像结果,三维全聚焦成像结果更加直观,能够真实还原缺陷的整体结构。

应用于混凝土内部无损检测的超声相控阵系统研制

研制了一种应用于混凝土内部缺陷检测的超声相控阵系统。利用干触点横波探头阵列,采用全矩阵数据采集方式,结合数字聚焦算法及Lab VIEW软件开发平台和专业信号处理工具包搭建系统。该系统比传统应用于混凝土内部缺陷检测的超声设备检测精度提高,无需耦合剂,提高了现场测试效率。

全矩阵捕获和全聚焦法检测标准化新动态

双全法所得图像分辨率优,保真度好,信噪比高。其数据采集,信息处理,成像路径,灵敏度校正,网格验证,显示识别,补偿修正等过程是规范化操作的关键。通过解读国际标准草案ISO/DIS 23865:2020,介绍了超声"双全法"——全矩阵捕获(FMC)和全聚焦法(TFM)检测技术标准化最新动态。为标准化双全法高新技术在国内承压设备在制、在役检测中的应用提供了借鉴。

基于超声复解析信号的碳纤维层压复合材料检测方法研究

采用超声波检测碳纤维层压复合材料时,换能器将接收到层间产生的反射信号。为了有效利用层间反射信号表征碳纤维层压复合材料内部树脂及纤维铺层的几何状态,开展基于超声复解析信号的检测方法研究。介绍超声复解析信号的基本理论,阐述其相对原始A型信号的优势;定义用于成像的复解析信号表征参量,设计基于表征参量的检测成像算法,采用简化声学模型分析碳纤维层压复合材料微观结构超声响应对表征参量的影响;针对包含冲击损伤的碳纤维增强复合材料层压板开展阵列超声检测试验,试验结果表明基于超声复解析信号的检测成像方法可清晰观测出碳纤维层压复合材料微观结构内部的纤维铺层几何形态,基于原始A型信号的检测成像方法无法有效观测,超声复解析信号具有用于表征评价复合材料脱层、褶皱等缺陷的巨大潜力。