卷积-脉冲响应法在线性相控阵中的应用

运用卷积-脉冲响应法来模拟线性相控阵换能器的近场声场,并分别计算了阵的声束纯聚焦和偏转聚焦时的脉冲响应,以及峰值声压的轴向包络线.分析结果表明,该方法可以作为对近场声场进行分析的有效工具.

基于线性相控阵的金属损伤定量监测仿真研究

基于超声相控阵的偏转理论,研究了阵元间隔、阵元数目和偏转角度对合成波束指向性的影响,最终确定了线性相控阵的模型参数。进一步采用线性相控阵偏转波束对金属板中裂纹型损伤进行监测,实现了裂纹中心位置、裂纹空间方向和裂纹长度的准确监测,且其监测结果的相对误差均在5%以内。仿真监测结果表明,线性相控阵可对金属板损伤进行准确定量监测。

金属板中基于线性超声相控阵列的损伤检测研究

金属板结构由于在使用过程中受到外界载荷作用极易产生缺陷,而目前对结构初期损伤的实时动态监测仍存在一定困难。超声相控阵阵列检测技术不仅具有较高灵敏度,还具有对损伤进行动态聚焦、提升检测信号信噪比和损伤成像分辨率等优点。通过对线性相控阵列参数进行优化设计,结合Lamb波频率调谐理论,使用频散效应弱的单一S0模态Lamb波,应用相控阵逐点扫描算法,通过仿真和实验两种手段针对板中贯穿刻槽损伤进行精确定位并成像,结果显示,该算法可对损伤所在方位及走向做出判断,得到较高质量的损伤评估检测信息。为各类大型板状结构长期稳定工作提供理论指导和实验支持。

基于有限元的空耦超声相控阵Lamb波激发与检测

近些年来,基于非接触式空气耦合超声换能器的无损检测技术在常规板材、纤维复合材料、层状结构材料、粘接界面等的检测中已经有了长足的发展。但是由于空气耦合超声自身特性的限制,如何提高空气声换能器的发射效率和接收灵敏度、提高接收信号的信噪比已成为这一领域的重要课题。本文提出了电容式空气超声换能器阵列的构建和制作方法,能够有效提高空气耦合超声换能器的发射效率和接收灵敏度,并应用有限元方法对一维空气声线阵的声束动态偏转特性进行了模拟,构建流固耦合模型对空气声场及各向同性板材中的位移场进行了计算。计算发现,相控阵声束动态偏转在板中能够激励出Lamb波A0和S0模式,并对其频域特性进行了分析。此模型可以用于模拟空气耦合超声相控阵对板材的Lamb波无损检测。

基于频率调谐和相控阵的金属板损伤检测

基于兰姆(Lamb)波的无损检测方法已成为板类结构损伤检测的重要手段之一。然而,Lamb波的多模态与频散特性,使其在传播及信号处理方面有很大的复杂性。该文将Lamb波应用于线性相控阵损伤检测研究,采用频率调谐理论,获得频散效应弱的S_0波,对板状结构中裂纹型刻槽损伤,进行直观成像和精确定位。仿真与实验表明,频率调谐法可优选出弱频散的S_0模态用于损伤检测,结合线性相控阵列,可对损伤类型及方位做出判断,得到有效的损伤检测信息。

A simple algorithm to calculate the pulsed sound field of a wide-band linear phased array

A simple algorithm using an impulse response for a rectangular piston element is discussed. The impulse response of linear phased array is obtained by summing the impulse responses of rectangular piston elements with different delay times. The output response of the linear wide-band array is equal to the convolution of impulse response functions with wide-band pulse exciting signal. Sound field distributions and impulse responses of three kinds of transducers are compared. The results can be used to optimize the parameters of the linear phased array transducers used in ultrasonic imaging in nondestructive testing (NDT).