基于混凝土缺陷超声检测的合成孔径聚焦成像

由于混凝土的随机性,超声波在混凝土中传播伴随着强烈的衰减、反射以及散射作用,回波信号信噪比低,带有损伤信息的有效反射信号同背景噪声混叠畸变。传统超声信号处理难以识别缺陷的具体信息,本文引入了频域合成孔径聚焦算法对超声回波数据进行成像处理,并开展了对混凝土空洞缺陷的数值模拟和试验研究,采用道内平衡处理方法,对混凝土深部信号进行了增强处理,提高了缺陷回波的质量,对多次自发自收数据进行了频域合成孔径成像处理,空洞缺陷的绕射波被收敛,提高了100 kHz超声波的检测成像效果;同时预制了双空洞混凝土试件,使用宽频带窄脉冲探头进行现场混凝土空洞缺陷超声波检测试验,结果与数值模拟结果基本吻合,证明了合成孔径聚焦技术能够使混凝土缺陷的绕射波得到了很好的收敛,有效提高了小孔径超声波探头的分辨率。

基于动态阵元合成孔径聚焦超声成像的平板陶瓷膜内部缺陷三维重建

针对平板陶瓷膜内部缺陷可视效果差和超声三维重建运算数据量大等问题,提出了一种基于动态阵元合成孔径聚焦超声成像的平板陶瓷膜内部缺陷三维重建方法。动态阵元合成孔径聚焦超声成像方法是通过在缺陷区域使用多阵元合成孔径,在非缺陷区域使用单阵元合成孔径。采用动态阵元合成孔径聚焦超声成像方法获取多个位置序列的平板陶瓷膜的缺陷B扫描图像,并采用体绘制的方法,实现了平板陶瓷膜缺陷的三维可视化。实验结果表明,采用动态阵元合成孔径聚焦超声成像方法时划痕的重建相对误差在1.27%~2.70%之间,对孔洞的重建相对误差在2.38%~3.03%之间,重建速度平均提高了26.57%。通过对缺陷的三维重建,使得缺陷的呈现更加直观,为后续的缺陷分析的客观性提供了保障。提出的方法具有良好的适应性、经济性,在无损检测领域有重要的意义。

多子阵合成孔径声呐后向投影自聚焦成像方法

针对多子阵合成孔径声呐的非理想运动导致后向投影(Back Projection,BP)成像结果散焦的问题,提出一种结合自聚焦的后向投影成像方法。该方法首先对各脉冲回波数据进行粗栅格BP成像,然后根据图像对比度最优化准则估计出后向投影子图的相位误差,同时计算得到运动误差。最后,对相位补偿及包络搬移后的原始回波数据进行细栅格后向投影自聚焦成像,得到精聚焦图像。仿真结果表明,与传统的BP算法相比,该方法能有效改善运动误差下的多子阵SAS成像效果中显著提高点目标图像的分辨率、峰值旁瓣比及积分旁瓣比指标。

合成孔径声呐成像自聚焦方法研究

合成孔径声呐(Synthetic Aperture Sonar,简称SAS)载体的随机运动、声波传播媒质不稳定等会影响成像的质量。大的运动误差可由运动补偿修正,但残余运动误差和媒质的影响需要自聚焦方法来修正。本文推导出小的SWAY误差下脉冲压缩图象域内运动误差模型,并将合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,简称SAR)中的PATCH-PGA方法用于SAS自聚焦,仿真实验和湖试结果表明了该方法的有效性。

合成孔径聚焦声成像时域算法研究

本文介绍了宽带合成孔径聚焦声成像时域重建算法设计，及在486微机上的仿真计算结果；计算参数是按实际实验系统设计选取的。

基于合成孔径聚焦技术的混凝土断面二维成像方法研究

针对提高混凝土结构超声无损检测分辨率的需要,提出了两种处理方法。在对低频B扫描数据进行合成孔径聚焦处理时,由于低频探测信号时间宽度大,波包会被拉伸,发生波包变形现象,为此,引入波包分解技术来解决这个问题。波包分解技术实质是用一些模型参数去描述检测信号,可以避免对回波信号所有采样点进行处理,不仅解决了波包变形问题,而且可以简化计算。对于实验中商用超声传感器引起的余振问题,提出一种数字滤波的补偿方法,通过水浸方式采集数据建立传感器系统补偿模型,用于实际检测信号中振铃的抑制,可提高成像的时空分辨率。数值仿真和实验结果证明,采用这两种方法后内嵌目标定位理准确,成像分辨率明显提高。

合成孔径聚焦超声成像系统研究

介绍了合成孔径聚焦超声成像系统原理,建立了一个无损检测超声成像系统。利用编制的SAFT算法软件对有机玻璃试块进行2D成像,得到了不理想的结果,分析后对SAFT软件进行了改进,重新对有机玻璃试块进行成像,得到了具有较高横向分辨率的声学像。

非线性合成孔径聚焦超声成像

论文介绍了合成孔径聚焦超声成像系统原理。建立了一个无损检测超声成像系统。同时,为了进一步提高分辨率;设计了基于相关系数的非线性合成孔径聚焦算法。然后利用此算法对试块成像,结果表明,与延时叠加合成孔径算法相比,基于相关性分析的非线性合成孔径算法提高了图像的分辨率,改善了图像质量。

基于均方根速度的水浸超声合成孔径聚焦成像

为提高水浸超声合成孔径聚焦成像的计算效率,采用均方根速度模型进行时域合成孔径聚焦成像。通过均方根速度模型求解多层介质中声束传播时间,并与斯涅耳定律求解的精确传播时间进行对比,验证均方根速度模型的精度;以钢试块的水浸超声检测为例,研究了B扫查成像、基于射线跟踪技术和基于均方根速度的合成孔径聚焦成像,提取了3种方法下缺陷孔沿横向中心轴线及纵向中心轴线处的电压幅值。分析结果表明,两种合成孔径聚焦成像方法的成像分辨率及信噪比基本一致,基于均方根速度的合成孔径聚焦成像效率提高约15倍,为水浸超声检测提供了一种高效的合成孔径聚焦成像方法。

激光超声的多模式合成孔径聚焦成像仿真分析

针对激光超声体波在检测材料内部缺陷时反射信号弱、信噪比较差的问题,提出了一种基于激光超声的多模式合成孔径聚焦成像方法。通过耦合激光激发超声方向性、干涉仪探测超声方向性、超声波与缺陷作用后声场分布方向性得到声场灵敏度图,再根据声场灵敏度图和不同模式波的传播特性预测不同位置分布缺陷的最佳成像模式波,从而使用多模组合的合成孔径聚焦成像方法对缺陷成像。使用有限元方法对该成像过程进行数值模拟来验证其可行性,成像结果与理论预测一致。采用这一缺陷成像方法可减小盲区,消除伪像,从而提高图像质量。

混凝土的合成孔径聚焦成像

由于超声波在混凝土中传播时指向性很差、衰减也大,传统的检测方式很难准确检测出其内部缺陷。为了得到清晰的得到内部缺陷的位置信息,应用合成孔径聚焦成像的方式对混凝土的3个方向进行成像。经过试验得到了混凝土内部缺陷3个方向视图,每个视图得到缺陷的一个位置形状信息。综合3个方向的成像信息,可以较清晰的得到混凝土内部的位置信息。

合成孔径聚焦超声成像方法研究

合成孔径聚焦成像方法(SAFT)具有分辨率高、能在近场区工作的优点,是超声成像领域发展起来的新技术。文中介绍了合成孔径超声成像的原理,根据换能器阵列的声场辐射理论建立了数学模型,利用MATLAB对模型进行了数值仿真,最后进行了合成孔径超声成像实验。实验结果表明,合成孔径成像方法能够有效提高成像系统的分辨率。

基于合成孔径聚焦成像技术的混凝土缺陷检测实验分析

为研究合成孔径聚焦成像技术在混凝土缺陷识别中的应用,先后采用常规的超声脉冲法(探头频率50 kHz)与合成孔径聚焦成像法(探头频率50 kHz,32阵元)对预制缺陷的混凝土试块进行检测对比,分析混凝土内部预制缺陷在两种超声检测方法中的成像特征。研究结果表明,传统的超声检测方法无法准确判断出混凝土内部结构缺陷,且对缺陷尺寸信息的获取较少。采用合成孔径聚焦成像法获得混凝土内部结构的二维B扫图像可以准确识别出50 mm深度以下,缺陷横向直径为40 mm,纵向厚度为3 mm的空洞缺陷,并能够准确读取该缺陷在混凝土试块中的相对位置信息,从而达到定量分析的目的。

基于多DSP系统实现的非聚焦合成孔径实时成像处理

合成孔径成像是提高图像方位向分辨率的有效方法,但算法运算量大,在机载条件下往往实时性得不到保证。采用非聚焦成像算法可以在分辨率与运算量之间作一个折衷,可以在分辨率要求不是很高而需要实时性很强的情况下,输出方位向得到较大改善的实时图像。在简要介绍非聚焦合成孔径成像原理和TMS320C6203芯片特点的基础上,着重讨论了非聚焦合成孔径成像算法基于多DSP系统的实时实现,分析了系统性能并给出了实验结果。

应用于教学实验的水浸超声合成孔径聚焦成像算法

应用JDUT-1B型超声波扫描成像实验仪得到超声B扫描图像,使用延时取整的SAFT成像算法、引入小数延时系数的SAFT成像算法以及SAFT相关性成像算法处理图像.实验结果表明:处理后的图像较处理前图像的成像效果较为明显,横向分辨率有很大提高,将SAFT成像技术应用于教学实验具有可行性.

合成孔径成像激光雷达旋转目标成像

合成孔径成像激光雷达是一种新的主动式有源成像系统,它的一个突出优势是可以获得比合成孔径雷达更高的分辨率,和更接近光学图片的效果。首先,概述了理想情况下旋转目标成像的基本原理,分析了合成孔径成像激光雷达的二维分辨率。然后,针对合成孔径成像激光雷达实验中遇到的实际问题,即不能实现理想转台,会引入平动使包络相位无法对齐,进而影响成像质量,甚至无法成像,给出包络对齐和初相校正的平动补偿方法。包络对齐利用脉冲之间的相关性进行对齐;初相校正以转台模型的理想转台中心的相位为基准实现相位的对齐。最后,给出实验系统框图、工作模式、实验参数设计和最终成像效果图,对比了包络对齐和初相校正的结果,验证了系统的有效性和平动补偿的必要性。

一种实用的合成孔径雷达自聚焦算法

该文提出了一种实用的改进型自聚焦算法--迭代平移相关法。与原来的平移相关法相比,该改进型算法通过适当的迭代运算,并结合新的估计加权因子和窗宽自动选择功能,可在初始速度误差较大的情况下获得更为准确的估计值。理论分析及试验结果表明,迭代平移相关法可以在运算量增加不大的情况下获得更可靠的速度误差估计结果。

基于相干因子的高斯加权合成孔径聚焦技术的光声信号处理

光声成像是近年来快速发展的一种新型医学成像技术,具有分辨率高、对比度好、无电离辐射等优点,为多种组织以及细胞成像提供了一种有力的成像工具和检测手段。其中光声显微成像具有高分辨率,可达微米级。因为光声显微成像采用点对点扫描方式,使得光声显微成像图像质量依赖于光声信号质量。由于存在背景噪声等因素,光声信号质量受到严重影响,因此需要对检测到的光声信号进行去噪处理。本文在合成孔径聚焦技术基础上进行改进,提出了高斯加权合成孔径聚焦技术,并采用相干因子对合成后信号进行加权处理。实验得出相干因子的高斯加权合成孔径聚焦技术相较于传统合成孔径聚焦技术能够更好地减少背景噪声,提高信噪比从而提高重构图像质量。

基于超声波合成孔径技术的钻孔成像方法

随着地下空间开发的深入,钻孔岩壁上特殊区域的重视程度越来越高,为了克服传统超声波钻孔成像技术分辨率低的不足,提出一种基于超声波合成孔径技术的钻孔成像方法,提高钻孔图像的分辨率和图像质量。采用高分辨率的合成孔径SAFT成像技术综合处理大量的断面扫描回波信号,达到增强反射信号和抑制干扰信号的目的,使对应的岩壁特征区域回波更加突显,在该基础上提取出扫描断面回波信号的声幅和声时参数。综合声幅和声速参数的特征,提出了基于相关性的超声波钻孔图像重建原则,选择合适的成像数据点,在叠加不同深度的探测数据后形成了关注区域更加明显的钻孔重建图像。将该方法应用到了实际工程中,验证了该方法的可行性和准确性。