基于脉冲压缩技术的相邻缺陷识别方法研究 被引量：15

1

作者 焦敬品 马婷 +2 位作者 刘德宇 吴斌 何存富 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期1614-1621,共8页

超声成像技术可以为探伤人员提供更可靠、直观的检测结果,在超声无损检测中的应用越来越普遍。然而,超声检测信号的时间宽度较宽,时间分辨率较低,在两缺陷相距较近的情况下,缺陷的反射回波往往叠加在一起,使得超声成像时难以实现相邻缺... 超声成像技术可以为探伤人员提供更可靠、直观的检测结果,在超声无损检测中的应用越来越普遍。然而,超声检测信号的时间宽度较宽,时间分辨率较低,在两缺陷相距较近的情况下,缺陷的反射回波往往叠加在一起,使得超声成像时难以实现相邻缺陷的辨识。为提高超声波检测信号时间分辨率,实现相邻缺陷的识别,将维纳滤波和自回归谱技术相结合,发展了一种超声脉冲压缩技术,并将其应用于超声阵列成像处理。研究了自回归谱分析中回归阶数和衰减窗宽度对缺陷识别效果的影响,并优化出最佳的处理参数。仿真和检测实验结果表明,通过对超声检测信号进行维纳滤波和自回归谱分析,可以大大提高超声检测信号的时间分辨率,从而实现相邻缺陷的识别。 展开更多

关键词 脉冲压缩技术 自回归谱分析 超声相控阵 全聚焦成像 缺陷识别

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基于超声相控阵的全聚焦三维成像 被引量：11

2

作者 刘文婧 秦华军 +1 位作者 王建国 王少锋 《传感器与微系统》 CSCD 2020年第12期26-28,35,共4页

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... 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。 展开更多

关键词 超声相控阵 全矩阵数据 全聚焦成像 三维成像

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奥氏体不锈钢焊缝超声阵列检测方法 被引量：5

3

作者 杨敬 吴斌 +2 位作者 焦敬品 王永贤 何存富 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期1-10,I0002,共11页

在焊接热循环作用下,奥氏体不锈钢焊缝内部呈粗大柱状晶组织,且其取向在焊缝不同区域呈各向异性.针对粗大柱状晶引起的超声波散射和晶粒取向不同导致的声束偏折等问题,进行奥氏体不锈钢焊缝超声阵列检测方法研究.针对超声阵列获得全矩... 在焊接热循环作用下,奥氏体不锈钢焊缝内部呈粗大柱状晶组织,且其取向在焊缝不同区域呈各向异性.针对粗大柱状晶引起的超声波散射和晶粒取向不同导致的声束偏折等问题,进行奥氏体不锈钢焊缝超声阵列检测方法研究.针对超声阵列获得全矩阵数据,发展了一种基于时间反转算子分解的超声阵列信号去噪方法.利用射线追踪法,研究了各向异性介质中超声波传播路径确定方法,并将其应用于奥氏体不锈钢焊缝超声阵列全聚焦成像的声束偏折校正.开展了奥氏体不锈钢焊缝超声阵列检测试验研究.结果表明,基于时间反转算子分解方法可以很好剔除检测信号中的散射噪声,凸显特征回波信息,可将全聚焦成像的信噪比提高10 dB,而波束偏折校正则可以提高超声阵列全聚焦成像中缺陷定位的精度. 展开更多

关键词 时间反转算子分解 奥氏体不锈钢焊缝 射线追踪 全聚焦成像 超声阵列

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多层介质钛合金梯度材料的阵列超声全聚焦成像方法研究

4

作者 李文涛 张文宾 +1 位作者 王俊 周正干 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第14期69-76,共8页

增材制造钛合金梯度材料在航空航天、武器装备的系统性能提升和结构减重等方面具有重要应用价值。针对梯度材料多层介质不均匀性导致的检测信噪比低,阵列超声聚焦成像算法设计和校正困难等问题,通过分析超声波在多介质层内部的传播特性... 增材制造钛合金梯度材料在航空航天、武器装备的系统性能提升和结构减重等方面具有重要应用价值。针对梯度材料多层介质不均匀性导致的检测信噪比低,阵列超声聚焦成像算法设计和校正困难等问题,通过分析超声波在多介质层内部的传播特性,给出各介质层界面的反射系数和透射系数和衰减系数的计算公式,建立合成声束在其内部的聚焦声场分布模型,基于一种比例常数提出了多层介质中阵列超声传播路径的快速计算方法。针对采用增材制造技术制备的TA15-Ti2AlNb梯度材料试件建立了全聚焦(Total focusing method,TFM)校正成像算法,采用线阵和环阵换能器的试验结果均表明该方法能有效提高梯度材料内部缺陷的检测信噪比和定量精度。 展开更多

关键词 阵列超声 多层介质 梯度材料 全聚焦成像 传播特性

原文传递

利用扩散场信息的超声兰姆波全聚焦成像 被引量：5

5

作者 张海燕 徐梦云 +2 位作者 张辉 朱文发 柴晓冬 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第22期278-284,共7页

利用兰姆波的扩散场信号,实现了距离传感器较近缺陷的全聚焦成像.通过两传感器接收的扩散场全矩阵信号进行互相关,恢复出两传感器之间的格林函数响应,重建新的全矩阵.该重建全矩阵削弱了直接耦合采集响应信号中存在的早期饱和非线性效... 利用兰姆波的扩散场信号,实现了距离传感器较近缺陷的全聚焦成像.通过两传感器接收的扩散场全矩阵信号进行互相关,恢复出两传感器之间的格林函数响应,重建新的全矩阵.该重建全矩阵削弱了直接耦合采集响应信号中存在的早期饱和非线性效应信号,恢复了被遮盖的近距离缺陷散射信号.在含缺陷的各向同性铝板中激发兰姆波,重建信号的早期信息与直接俘获信号的后期信息相结合形成混合全矩阵,结合全聚焦成像,优化成像效果.所提方法为薄板类结构中距离传感器较近缺陷的兰姆波无损检测提供了理论指导. 展开更多

关键词 扩散场 互相关 兰姆波 全聚焦成像

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均匀稀疏矩阵的全聚焦成像算法研究

6

作者 刘文婧 秦华军 +1 位作者 王建国 王少锋 《机械设计与制造》 北大核心 2023年第9期153-156,共4页

超声相控阵全聚焦成像算法作为一种后处理成像技术,虽然具有成像精度高、灵活性好的优势,但由于数据量大、计算时间长等问题,该项技术的实际工业应用受到了极大限制。针对该算法的不足,这里提出了基于均匀稀疏矩阵的全聚焦成像算法,通... 超声相控阵全聚焦成像算法作为一种后处理成像技术,虽然具有成像精度高、灵活性好的优势,但由于数据量大、计算时间长等问题,该项技术的实际工业应用受到了极大限制。针对该算法的不足,这里提出了基于均匀稀疏矩阵的全聚焦成像算法,通过减少矩阵数据量来提高成像效率。结果表明:相较于传统全聚焦成像算法,基于均匀稀疏矩阵的全聚焦成像算法极大的压缩了数据规模,计算速度同比提高约38%,为全聚焦快速成像提供了一种参考方法。 展开更多

关键词 超声相控阵 全聚焦成像 均匀稀疏矩阵 后处理

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电容式微机械超声换能器线阵的设计及超声成像 被引量：2

7

作者 索文宇 任勇峰 +2 位作者 吴敏 吴子君 何常德 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2021年第7期612-620,共9页

随着微电子机械系统(MEMS)技术的发展,电容式微机械超声换能器(CMUT)以其良好的特性在超声成像领域获得越来越多的关注,为了验证不同结构的CMUT线阵对超声成像分辨率的影响,提出一种CMUT成像方法。首先设计了一种CMUT结构,中心频率为3 M... 随着微电子机械系统(MEMS)技术的发展,电容式微机械超声换能器(CMUT)以其良好的特性在超声成像领域获得越来越多的关注,为了验证不同结构的CMUT线阵对超声成像分辨率的影响,提出一种CMUT成像方法。首先设计了一种CMUT结构,中心频率为3 MHz,以全聚焦成像理论为基础,通过MATLAB仿真,构建了CMUT模型和散射点,模拟了CMUT线阵在水下的全聚焦成像,仿真结果表明了128阵元且中心间距为0.5λ的CMUT结构成像效果最好,并搭建CMUT水下测试系统,测试了设计的CMUT的发射性能、接收性能和成像效果,C-V特性曲线显示,直流偏置电压为0 V,CMUT静态电容为732 pF。薄膜振动形态均匀圆润,最大振动位移可达到543.57 pm,最大振动速度可达6.683 mm/s,发射波形和接收波形不失真,实现了二维水下超声成像,证明了水下目标体的存在,完全可以满足成像要求,且仿真结果与理论一致,为后续的CMUT阵列成像系统提供了参考依据。 展开更多

关键词 微电子机械系统(MEMS) 电容式微机械超声换能器(CMUT) 线阵 全聚焦成像 超声成像

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采用SH_(0)模态导波全聚焦成像技术的铝板缺陷检测方法研究

8

作者 韩佳琪 王欢 +4 位作者 刘尧 赵凌瑄 郑相锋 林正根 刘秀成 《电力科技与环保》 2022年第6期484-491,共8页

为提高铝板检测质量,研究利用SH_(0)模态导波对铝板进行全聚焦成像和缺陷检测。首先,采用有限元仿真和实验测试方法获得了全聚焦成像所需的全矩阵数据,并对SH_(0)模态超声导波的传播波速进行了校正。其次,分析了波速校正前后全聚焦成像... 为提高铝板检测质量,研究利用SH_(0)模态导波对铝板进行全聚焦成像和缺陷检测。首先,采用有限元仿真和实验测试方法获得了全聚焦成像所需的全矩阵数据,并对SH_(0)模态超声导波的传播波速进行了校正。其次,分析了波速校正前后全聚焦成像方法对缺陷定位的误差,对12个不同尺寸缺陷的实验定位结果显示:经过波速校正后的缺陷定位误差(以y方向为例)从40 mm降低至20 mm,在x轴和y轴的定位相对误差小于5%。最后,分析了缺陷几何参数(损失面积、损失体积)对导波特征参数(缺陷回波时域信号能量值、全聚焦成像强度峰值)的影响规律,导波特征参数随缺陷几何参数增加呈现良好的指数型增长规律。研究结论表明:利用SH_(0)模态导波全聚集成像,可以实现铝板中复杂缺陷的准确定位检测及几何参数的定量评估。 展开更多

关键词 SH_(0)模态 超声导波 全聚焦成像 缺陷检测 定量表征

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奥氏体不锈钢焊缝超声全聚焦成像检测与实验分析

9

作者 胡牧笛 黄焕东 +2 位作者 王强 陈涛 吴琳琳 《中国计量大学学报》 2021年第4期472-479,共8页

目的:利用全聚焦成像算法(TFM)对奥氏体不锈钢焊缝中的典型缺陷(∅1 mm,深度10~70 mm)进行了成像检测与实验分析。方法:提出了一种改进的全聚焦成像算法(将全矩阵数据采集与TFM前处理结合),对试块中∅1 mm典型缺陷进行全聚焦成像算法与相... 目的:利用全聚焦成像算法(TFM)对奥氏体不锈钢焊缝中的典型缺陷(∅1 mm,深度10~70 mm)进行了成像检测与实验分析。方法:提出了一种改进的全聚焦成像算法(将全矩阵数据采集与TFM前处理结合),对试块中∅1 mm典型缺陷进行全聚焦成像算法与相控阵超声扇扫成像检测试验。结果:全聚焦成像方法对于奥氏体不锈钢焊缝中的贯穿孔缺陷,能够较好地实现缺陷的定位,深度定位误差在2 mm左右。结论:全聚焦成像算法相比于相控阵超声扇扫成像,可更有效地检测奥氏体不锈钢熔合区和焊缝区的缺陷。 展开更多

关键词 奥氏体不锈钢 相控阵超声成像 全矩阵数据 全聚焦成像

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板结构裂纹兰姆波阵列复合成像方法研究 被引量：15

10

作者 焦敬品 李勇强 +2 位作者 杜礼 何存富 吴斌 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期593-601,共9页

针对板结构中裂纹方向识别及定量检测问题,提出了一种板结构兰姆波阵列复合成像方法。利用超声阵列采集的单模态兰姆波全矩阵数据,分别提取其幅值信息和极性信息,进行全聚焦成像和极性一致成像,并利用极性一致成像对全聚焦成像进行了加... 针对板结构中裂纹方向识别及定量检测问题,提出了一种板结构兰姆波阵列复合成像方法。利用超声阵列采集的单模态兰姆波全矩阵数据,分别提取其幅值信息和极性信息,进行全聚焦成像和极性一致成像,并利用极性一致成像对全聚焦成像进行了加权处理;对全阵列进行子阵列划分,计算出各子阵列的特征矢量,并进行加权合成,得到矢量全聚焦成像;利用全聚焦成像的强度信息和矢量全聚焦成像的方向信息,综合得到兰姆波阵列的复合成像,并从中提取出缺陷的方向及空间分布范围等信息。实验结果表明,提出的兰姆波阵列复合成像方法可以很好地实现板中多个裂纹方向识别,其角度测量误差在20%以内。本文工作为裂纹缺陷识别及定量检测做了有益探索。 展开更多

关键词 兰姆波 超声阵列 复合成像 裂纹 矢量全聚焦成像 全聚焦成像

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基于多模式全聚焦方法不同声束路径下的异型构件焊缝缺陷成像研究

11

作者 毛月娟 李俊函 +1 位作者 苗逢春 陈沅沅 《机械工程师》 2021年第12期135-139,共5页

超声成像中不同的声束发射路径下,利用不同模式的全聚焦算法所得到的图像质量有明显区别,针对异型钩件焊缝缺陷检测方法的选择问题,开展焊缝缺陷的多模式全聚焦成像研究。文中在超声波的多路径及易发生波型转换的特性情况下考虑了8种不... 超声成像中不同的声束发射路径下,利用不同模式的全聚焦算法所得到的图像质量有明显区别,针对异型钩件焊缝缺陷检测方法的选择问题,开展焊缝缺陷的多模式全聚焦成像研究。文中在超声波的多路径及易发生波型转换的特性情况下考虑了8种不同的模式波,通过CIVA仿真,对比分析当发射声束直接打到横通孔左上圆弧与发射声束的一次反射波打到横通孔的左下圆弧时,8种模式波的横通孔全聚焦成像质量。结果表明,声束打到两个不同位置时,横通孔不同模式波的全聚焦成像质量有明显区别。当发射声束直接打到横通孔左上圆弧时,直接模式的成像质量更高;当发射声束的一次反射波打到横通孔的左下圆弧时,半跨及全跨模式成像质量更好。 展开更多

关键词 多模式全聚焦成像 横通孔 不同发射声束

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先进树脂基复合材料纤维褶皱缺陷阵列超声全聚焦成像 被引量：6

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作者 周正干 朱甜甜 +1 位作者 马腾飞 李洋 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期4384-4392,共9页

先进树脂基复合材料因其密度低、强度高等特点,广泛应用于航空航天领域。纤维褶皱是先进树脂基复合材料制造过程中产生的一种缺陷,常规超声检测效率低,而阵列超声全聚焦成像检测技术则依赖准确的声传播延时。针对先进树脂基复合材料中... 先进树脂基复合材料因其密度低、强度高等特点,广泛应用于航空航天领域。纤维褶皱是先进树脂基复合材料制造过程中产生的一种缺陷,常规超声检测效率低,而阵列超声全聚焦成像检测技术则依赖准确的声传播延时。针对先进树脂基复合材料中的各向异性和多层折射界面而导致声波延时计算困难的问题,提出了一种使用Viterbi搜索算法的声线示踪方法,用于计算阵列超声全聚焦成像检测的时间延迟。对5.92 mm厚的多向碳纤维复合材料层压板进行阵列超声全聚焦成像检测实验,结果表明,使用声线示踪法计算延时,可以使采集的全矩阵信号被准确地相干叠加,有效检测出多向碳纤维复合材料层压板中的纤维褶皱缺陷。 展开更多

关键词 先进树脂基复合材料 纤维褶皱 阵列超声 全聚焦成像技术 声线示踪

原文传递

航空金属薄板分层缺陷的频率-波数域超声相控阵全聚焦法成像检测 被引量：2

13

作者 钟芳桃 石文泽 +3 位作者 卢超 陈果 沈佳卉 胡婧 《无损检测》 CAS 2021年第7期50-56,共7页

将超声相控阵频率-波数域全聚焦算法应用于304不锈钢金属薄板分层缺陷的检测中,采用两种型号的相控阵探头分别对厚度为1 mm和3 mm金属薄板的分层缺陷进行检测,比较了时域全聚焦和频率-波数域全聚焦两种算法的成像质量。结果表明:基于时... 将超声相控阵频率-波数域全聚焦算法应用于304不锈钢金属薄板分层缺陷的检测中,采用两种型号的相控阵探头分别对厚度为1 mm和3 mm金属薄板的分层缺陷进行检测,比较了时域全聚焦和频率-波数域全聚焦两种算法的成像质量。结果表明:基于时域和频率-波数域的全聚焦算法均能够检测出金属薄板的分层缺陷,相对于传统时域全聚焦成像方法,频率-波数域全聚焦法成像检测具有分辨率高、伪像区域小等优点。 展开更多

关键词 航空金属薄板 分层缺陷 频率-波数域算法 全聚焦法成像

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