高斯束展开法的注记之四:聚焦贝塞尔声束

进一步给出高斯束展开法的推广。采用这一方法,计算了具有不同瓣数聚焦贝塞尔束的声场分布。结果表明:在某些情况下,聚焦贝塞尔声场中会出现两个焦点,而通常的聚焦声场一般只有一个焦点。

固体中时间反转法的声束自聚焦

时间反转是一种很有用的自适应聚焦技术。本文中我们进行了声束在固体中运用时间反转方法的自适应聚焦研究。理论分析和实验结果表明时间反转可补偿固体中各声线的程差，从而同时实现纵波和横波的自聚焦。聚焦增益的理论值和实验结果较好地符合。

固体表面菲涅尔阵列产生的声束聚焦的研究

在固体表面上菲涅尔阵列可实现聚焦声束的Ｂ扫描。此阵列产生的弹性波场的分析是固体中会聚声束Ｂ扫描成像的物理基础．给出此聚焦声场的全面分析，包括：纵波和横波会聚声束的频率扫描特性；纵波声场沿对称轴和在焦面上的分布；在主焦点的频率响应；纵波场的全空间分布以及阵列参数对会聚声场的影响．最后还讨论了横波的分布．

管道内检测的环形相控阵超声聚焦方法

针对管道内检测中相控阵超声聚焦的问题,分析了管道中环形相控阵超声辐射的超声波传播原理,建立了聚焦数学模型,计算了阵元间激励信号的延时;采用128阵元的换能器对直径为168mm的管道进行试验,结果表明,环形相控阵超声的延时法则实现了不同工作阵元数量以及不同焦距条件时,声束在管壁中的聚焦。在工作区间内,一定数量的阵元可获得良好的聚焦效果。

复杂结构电子束焊缝超声无损评价

采用超声C扫描成像方法检测了复杂结构电子束焊缝。根据这类焊接结构的特点,采用模拟试件,代替真实试件,简化了试验条件。着重分析了大深宽比工件内超声的传播特性,在此基础上,经反复试验研制了聚焦效果较好的声透镜,将声透镜应用于平探头上进行检测试验,为了验证检测结果的可靠性,对试件上典型位置进行了破坏性试验分析。结果表明:自制探头的检测灵敏度较高,超声检测结果与界面缺陷分布情况具有较好的一致性,说明超声C扫描成像检测方法是电子束焊缝质量评价的有效手段。

二维超声阵列换能器声束控制技术的仿真研究

超声波束特性直接影响超声图像的清晰度和对比度。二维超声换能器阵列结构与数字声束控制技术相结合,是现代超声成像系统发展的重要方向。以二维平面矩形超声换能器阵列和二维圆环超声换能器阵列为对象,利用仿真实验分别测试了声束聚焦、声束激励、幅度变迹等技术对声束的控制性能。结果表明,灵活的声束控制技术组合可以有效提高二维超声换能器阵列的声束性能,突出声束主瓣,降低旁瓣与栅瓣的影响。

超声波相控阵技术原理及特点

介绍超声波相控阵技术的原理,分析该技术的独特优势,即:对工件的检测更具针对性,可以明显提高缺陷检出率及检测速度。同时展望了该技术在无损检测领域广阔的应用前景。

凸形弧线旋转曲面声透镜研究

通过对凸形弧线旋转曲面声透镜在不同面形参数下的声场的数值计算 ,研究了透镜面形参数与其声场分布特征间的关系 ,证实透镜面形参数对声场分布有明显影响 ,根据在声场中尽可能长的距离范围内 ,获得声束宽度较小 ,旁瓣水平适中的声束的要求 ,提出了透镜的优化面形参数。结果得到实验验证。

基于虚拟聚焦的板结构兰姆波换能器阵列检测方法研究

针对板结构大范围无损检测问题,发展一种基于软件虚拟聚焦的兰姆波换能器阵列检测方法,即基于相控阵中等相位叠加原理,在无需相位控制硬件系统条件下,通过对换能器阵列接收数据进行软件处理,实现换能器阵列声束的指向聚焦。利用仿真数据,研究阵列直径、阵元数量、声束数量等对虚拟聚焦成像周向分辨率和旁瓣噪声的影响,得出检测结果无明显旁瓣噪声所需要满足的条件为阵元间距应小于检测兰姆波的半波长。基于数值仿真处理结果,进行电磁声换能器阵列兰姆波检测试验研究。结果表明,在选择合适的阵列直径、阵元数量、声束数量的条件下,通过对换能器阵列检测信号进行虚拟聚焦处理,可以实现板结构任意方向特征体(如边界)的识别和缺陷检测。

一种相控阵超声波检测系统的实现方法

常规超声相控阵检测方法由于不断进行硬件变焦,会带来采集时间长、数据量大及对数据采集卡采样率要求过高等缺点。为解决上述问题,根据相控阵的基本原理,提出一种改进方案,采用多通道切换、无角度扫描和软件延时等方法,构建了一套非实时超声相控阵数据采集系统,利用软件变焦代替硬件变焦,增强缺陷信号性噪比、提高缺陷识别率的同时,改善超声相控阵检测的时效性和经济性。最后通过该系统对含缺陷试块进行实际验证试验,成功找出试块中的缺陷位置,结果与实际情况相符。

基于曲光线跟踪算法的超声成像实时模拟研究

提出一种超声图像实时模拟新方法,通过调整曲光线参数实时改变超声扫描频率和声束聚焦位置.利用曲光线跟踪算法和基本声学模型,产生能量反射图和衰减图;运用瑞利概率分布函数产生超声斑点模式,通过高斯型点扩散函数进行显示.实验结果表明,利用图形处理器加速显示技术,超声成像模拟速度可达20帧/s.与Field Ⅱ软件的生成结果和真实超声图像的对比,验证了该方法的可行性.

基于四维切片图的相控阵超声辐射声场研究

声束聚焦是超声相控阵区别于常规超声检测方式的主要特点之一。该文研究了单源矩形换能器与一维线阵的辐射声场。在四维切片图的基础上详细分析了频率、阵元数和阵元间距对声束聚焦时焦斑和焦深的影响,进而分析了对检测分辨力和声压值的影响,换能器参数的优化结果对于相控阵探头的优化设计具有一定的参考价值。

波形钢腹板T型焊缝质量相控阵检测方法

波形钢腹板T型焊缝缺陷将对大跨度钢结构桥梁的安全运行产生巨大隐患,但目前仍然没有一种有效可靠的无损检测方法对其进行质量检测。根据具有一定曲率且阻碍探头移动的波形钢腹板T型焊缝结构特点,提出超声相控阵检测技术。首先通过对相控阵检测理论进行分析,并与常规超声检测方法比较,该检测技术可通过图像直观显示检测结果,并可获得更高的检测灵敏度和检测效率;然后根据实际波形钢腹板结构设计和制备了含不同类型缺陷的试样;最后采用相控阵检测技术对试样进行检测。检测结果显示与试样缺陷参数比较吻合,进一步验证了该方法的有效性和可靠性。

客车车轮轮辋密集型小缺陷检测方法研究

针对车轮轮辋缺陷探伤问题,通过用聚焦声束扫描成像的方法对车轮轮辋进行探伤,发现了聚焦声束扫描成像相比于普通平探头更容易探出缺陷,通过对其原因进行分析比较,提出了聚焦探头能够接收更多来自缺陷的反射波,同时聚焦声束可以提高检测的信噪比,这不仅提高了超声波探伤的效率,而且探出的缺陷更准确清晰,有利于对缺陷进行后续处理。

Model and optimization of ultrasonic phased array parameters

Beam focusing is one of the unique characteristics of ultrasonic phased array compared with conventional ultrasound.On the basis of two-dimensional radiated sound field of phased array,the three-dimensional radiated sound field was simulated in the paper,and then the effect of different frequencies,different number of array elements and different element spacings on focal spot,the depth of focus and the effect on horizontal and vertical resolution were analyzed.The optimal results of transducer parameters have certain reference value for the design of phased array probe.