超声相控阵成像技术与应用

简述了超声波相控阵成像检测技术的基本原理和主要特点 ,介绍了相控阵技术检测焊缝和钛合金棒中的缺陷情况。超声相控阵换能器是由多个晶片单元组成的超声波阵列传感器 ;超声相控阵仪器可通过超声波声束的角度扫描、动态焦距、焦斑尺寸调节等控制方式 ,实现对工件内部传播的超声波信号的收发及图像再现。相控阵技术易于快速分辨出焊缝内缺陷分布 ,利用专用探头可以检测发现 0 .

聚乙烯管道电熔接头缺陷超声相控阵成像模拟和实验研究

为了快速获得电熔接头超声成像图以便研究聚乙烯管道电熔接头无损评估算法研究,运用了多物理场耦合有限元分析软件COMSOL Multiphysics对聚乙烯管道电熔接头金属电热丝的超声响应特性进行了有限元分析,并对聚乙烯管材内壁钻孔缺陷及含孔洞缺陷聚乙烯管道电熔接头进行了超声相控阵检测成像实验,验证了超声相控阵检测成像有限元模拟分析结果的正确性。采用Richardson-Lucy反卷积算法对聚乙烯管材内壁钻孔缺陷超声相控阵成像图进行了图像复原处理。实验结果表明:基于超声傅里叶成像的相控阵成像仿真方法具有可行性,有限元模型为聚乙烯管道电熔接头缺陷超声相控阵成像提供了数值模型。

相控阵超声成像法在混凝土内部缺陷检测中的应用

混凝土构件老化损伤状况直接关系到钢筋混凝土结构安全性与耐久性。混凝土构件在施工、养护过程中往往会出现裂缝、孔洞、离析等缺陷,这些缺陷会对结构承载力和使用寿命造成影响,因此研究混凝土构件缺陷无损检测方法具有重要意义。为拓展相控阵超声成像法在混凝土结构内部缺陷检测领域的应用范围,以某仓储基地地下1层混凝土构件检测工程实例为研究对象,对受检混凝土梁内部缺陷采用相控阵超声成像法进行全数普查,并通过超声法和钻芯法进行校核。检测结果表明,采用相控阵超声成像法可准确反映混凝土胶结不良、内部孔洞等缺陷。

一种自适应稀疏合成发射孔径的超声相控阵全聚焦成像方法

针对超声相控阵全聚焦成像的成像分辨率不高且成像耗时长的缺点,从波束合成技术入手,引入合成发射孔径技术,提高成像横向分辨率。基于有效孔径和点散射函数设计稀疏阵列,从而减少成像数据量,并加入自适应加权函数,得到具有全孔径效应的稀疏阵列,建立基于自适应加权函数的相控阵稀疏全聚焦成像算法模型,并在实验仿真平台Matlab Field Ⅱ上进行验证。结果表明,该算法有效提高了超声相控阵全聚焦成像分辨率,达到在保持成像分辨率的同时加快成像速度的目的。

相控阵超声成像法检测底板混凝土缺陷的方法探究

当前,相控阵超声成像法主要适用于检测装配式钢筋混凝土构件缺陷,研究将此技术扩展应用于地下室底板现浇混凝土缺陷检测的可行性,并结合雷达扫描仪、钻芯验证检测结果。结果表明,相控阵超声成像法可用于检测底板混凝土缺陷,但是底板表面的平整度会影响检测结果,局部钻芯验证可以提高其准确性。该研究成果可为实际工程中判断和分析地下室底板混凝土缺陷提供技术依据。

虚拟相控阵超声散射CT成像中的散射面定位研究

对于有N个阵元的探头阵列,在探测区域内可获得全部点参与成像运算的所需要的时间长,内存需求大,制约了成像速度,若能实现散射源的快速定位,可以提高成像速度,减少伪像。为了提高成像速度,进行散射源的快速定位,首先要将波列的冗余信息进行压缩。本文通过时间压缩方法,将虚拟相控阵所得到的超声阵列信号集(波列)压缩,并通过互相关法进行移位,再将其一维投影,通过研究一维信号的时域、频域特征快速并准确识别散射界面,并对后面快速成像打下了基础。

相控阵超声成像法检测钢筋混凝土叠合构件缺陷研究

设计制作了3块叠合面内设有不同人工缺陷的钢筋混凝土叠合板试件,并采用相控阵超声成像法对各试件缺陷进行了检测。结果表明,相控阵超声成像技术能够通过对缺陷成像的方式准确检测新旧混凝土结合面的孔洞、浮土等缺陷,可为装配式混凝土结构中应用较多的叠合构件检测提供技术支撑。

相控阵超声成像技术在钢管混凝土结构检测中的应用

结合上海市某工程塔楼巨型钢管混凝土柱,采用相控阵超声成像技术对混凝土浇筑质量进行无损检测。检测结果表明,相控阵超声成像技术在混凝土与其他介质材料结合面单面检测中取得良好效果,可反映钢管混凝土结构内部混凝土浇筑质量,为客观评价施工质量提供依据。

多模非线性超声相控阵成像检测评析

闭合裂纹的无损评价是超声检测最具挑战性的问题之一。本文评析用纵波(LL)和变型横波(LS)的次谐波对裂纹作相控阵测评的成像能力。成像算法制定后,将该法用于有复杂分支的应力腐蚀裂纹。结果表明:用LL次谐波成像,发现有分支应力腐蚀裂纹其声显示较少;而用LS次谐波成像,发现有分支应力腐蚀裂纹有多重声显示,且分辨率较高。重要的是,LS次谐波图像能有效地显示出LL次谐波图像中未显示出的许多信息。这表明,同时使用LL和LS次谐波图像,可使次谐波相控阵裂纹测评方法更完善。

动车组车轮轮辋相控阵超声探伤成像优化研究

动车组车轮缺陷主要发生在轮辋部位,有效确定轮辋内部疲劳裂纹尺寸和形态对保障车轮运行安全、延长车轮使用寿命至关重要。目前,车轮超声探伤主要通过基本的扫描超声成像发现缺陷,但因裂纹走向或闭合状态的不确定性无法实现准确定量。针对常规轮辋超声探伤成像能力的不足,将相控阵全矩阵捕获及全聚焦成像方法应用到轮辋超声探伤成像优化研究中,并与传统相控阵线性扫查成像和扇形扫查成像进行对比分析。基于有限元法的成像仿真和实车缺陷轮测试表明,相控阵超声全聚焦成像技术的应用可以减少探伤近场成像盲区,改善轮辋内部缺陷成像质量,有利于更准确地评估缺陷尺寸及其扩展趋势。

相控阵超声成像技术在既有建筑加固改造工程检测中的应用

目前,对于既有建筑的增大截面结构的新旧混凝土结合面质量的非破损检测手段较少,传统检测手段无法满足实际检测需要.结合南京长江大桥双曲拱桥拱肋增大截面加固工程,采用相控阵超声成像检测技术对其进行非破损检测,共检测出12处不密实区域.检测数据表明,相控阵超声成像检测技术在既有建筑加固改造工程中的新旧混凝土结合面实体结构检测中,能够取得较好的检测效果,是今后既有建筑加固改造实体结构检测的发展方向,可为客观评价新旧混凝土结合质量提供可靠的判据.

相控阵超声成像技术检测装配式钢筋混凝土叠合梁构件缺陷研究

目前对于装配式混凝土结构新旧混凝土结合面质量的非破损检测手段较少,传统检测手段无法满足实际检测需要。本文针对叠合构件的检测方法,设计了2个预埋人工缺陷叠合梁试件进行检测试验。试验结果表明,相控阵超声成像技术在一定条件下可运用于叠合梁构件缺陷的检测,当被检试件钢筋排布较为稀疏(箍筋为■10@200,架立钢筋为2■20),缺陷位置较浅(缺陷距叠合层表面小于120mm)时,该方法较容易检出缺陷;但被检试件钢筋排布较密集(箍筋为■10@100,架立钢筋为2■20),缺陷位置较深(缺陷距叠合层表面大于120mm)时,该方法较难检出缺陷。当被检试件钢筋排布较为稀疏,缺陷位置较浅,缺陷间距大于30mm时,叠合层中同一竖直及水平面的不同间距布置的多个缺陷能够分别被识别。

相控阵超声成像法检测装配式钢筋混凝土叠合板构件缺陷研究

为了验证相控阵超声成像法对钢筋混凝土叠合板构件内部混凝土缺陷检测的准确性及可靠性,本文设计制作了2块叠合面预埋人工缺陷的装配式钢筋混凝土叠合板试件,利用相控阵超声成像检测技术对其进行缺陷检测。试验结果表明,相控阵超声成像法可以识别叠合层明显的胶结不良、内部孔洞等缺陷。本文的研究结果为装配式钢筋混凝土叠合构件内部缺陷检测提出了一种新方法,具有较好的推广和应用前景。

基于相控阵超声成像法的装配式钢筋混凝土构件缺陷检测技术应用研究

为了验证相控阵超声成像法对装配式钢筋混凝土构件缺陷的适用性,本文介绍了采用相控阵超声成像法进行叠合板试验以及浆锚搭接试验。试验结果表明,相控阵超声成像法可用于钢筋混凝土叠合板构件的缺陷检测,能准确识别出新旧混凝土结合面范围内的混凝土的胶结不良、内部孔洞等缺陷。但是由于超声波在金属波纹管与混凝土界面产生强烈反射,相控阵超声成像法无法对金属波纹管浆锚搭接区域的内部缺陷进行识别。研究成果可为实际工程中装配式钢筋混凝土构件的缺陷检测提供参考和依据。

相控阵全聚焦实时3D超声成像检测高强度螺栓

高强度螺栓以其性能好、效率高、安全性、可靠性较高等优点,大型发电设备、汽车、高铁、大飞机、大型船舶、大型成套设备等都有广泛的应用。因此其质量的优劣成为了产品质量优劣的一个主要影响因素,找到合适的检验方法,对生产的高强度螺栓以及在役的高强度螺栓的检验方法的研究也成为了一项核心技术,本文主要介绍了相控阵全聚焦实时3D超声成像系统检测高强度螺栓,并对检测方法及检测效果进行分析。为高强度螺栓的检测提供了一项重要的技术支持。

超声横波反射三维成像技术及在水工混凝土缺陷诊断中的应用

水利工程在长期运行的过程中,其混凝土构件会出现磨蚀、裂缝等损伤,如不及时进行处理,将会严重影响水利工程的安全运行。本文以混凝土内部缺陷所导致的波阻抗差异为基础,采用超声横波反射三维成像法探测。该方法具有横波探测、阵列式耦合、相控阵成像、合成孔径聚焦等特点,在多发多收的配置下,可实现对地下目标高信噪比、强分辨力、强穿透力、高工作效率的探测。通过将超声横波反射三维成像法应用于水工混凝土地面和蜗壳内部侧墙的混凝土裂缝精细化检测,为后续维护、维修提供有效的数据服务和决策支持。实践证明,超声横波反射三维成像技术在裂缝、脱空等水工混凝土缺陷诊断中具有良好的应用效果,值得在同类案例中进行应用和推广。

超声导波在管道缺陷成像中的发展与挑战

回顾了超声导波在管道缺陷检测中的发展历程,阐述了管道导波的传播模态,调研了管道缺陷成像技术的研究现状。对超声导波在管道缺陷成像的应用展开了评述,介绍了相控阵成像法、时间反转法、层析成像法、偏移成像法、延迟叠加法,并比较了各种方法的特点与适用范围。最后总结了当前超声导波在管道缺陷成像中面临的机遇与挑战。

超声相控阵检测硬件电路设计

相控阵超声成像检测技术在工业无损检测领域中的应用越来越广泛。其通过控制阵列探头中各个阵元激励脉冲的时间延迟,以实现聚焦点位置和声束方位的变化,从而合成相控阵波束,完成超声扫描成像。设计了超声发射接收电路,并通过超声标准试块验证单通道超声检测电路的可行性。根据设计要求,将单通道电路进行相应的扩展,可得到多通道相控阵超声检测电路并通过控制现场可编程门阵列(FPGA)实现检测。

超声雷达综合法检测钢筋混凝土构件内部缺陷研究

设计了一块内置不同人工缺陷的钢筋混凝土试块,结合探地雷达扫描成像法和相控阵超声成像法对试块内置缺陷进行检测,并通过钻芯取样法对结果进行验证。结果表明,探地雷达成像法和相控阵超声成像法均能准确反映混凝土内部缺陷,探地雷达具有更高的灵敏度,相控阵超声成像法成像更直观。