超聲相控陣檢測技術(shù)是利用電子系統(tǒng)控制陣列換能器中各陣元的激發(fā)順序,精確的控制換能器各陣元發(fā)射和接收信號的相位,使得波束靈活可控,從而實(shí)現(xiàn)對機(jī)械結(jié)構(gòu)或零部件進(jìn)行全方位、多角度的聲束掃描,最終以圖像的形式直觀顯現(xiàn)被檢測對象內(nèi)部性狀,具有顯著的優(yōu)勢。本文針對工業(yè)超聲檢測的實(shí)際情況,研究了超聲相控陣扇形掃描延時(shí)計(jì)算和成像相關(guān)算法,設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案,利用B型相控陣試塊對算法進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證,同時(shí)對影響扇形成像質(zhì)量的相關(guān)因素進(jìn)行了分析。以超聲相控陣檢測原理為基礎(chǔ),研究了合成聲束的偏轉(zhuǎn)、聚焦及偏轉(zhuǎn)聚焦等的實(shí)現(xiàn)過程,并結(jié)合幾何聲學(xué)原理得到了延遲時(shí)間法則,給出了超聲相控陣扇形掃描延遲時(shí)間的計(jì)算公式和算法流程圖,編寫了等聲程聚焦的程序,并結(jié)合實(shí)例給出延時(shí)曲線。研究了超聲相控陣檢測扇形成像算法,本文通過控制延時(shí)發(fā)射后進(jìn)行信號接收得到A掃數(shù)據(jù)矩陣,然后經(jīng)過坐標(biāo)校正后獲得扇形掃描圖像,給出了流程圖及具體的算法步驟,以及成像區(qū)域的扇掃示意圖;比較了四種常用的圖像插值算法,綜合成像質(zhì)量及運(yùn)行時(shí)間,雙三次插值算法效果相對最好;并將插值算法與數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)填充方法結(jié)合,獲得良好的扇掃圖像。利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的Verasonic Vantage 64硬件系統(tǒng),進(jìn)行試驗(yàn)方案設(shè)計(jì),選定B型相控陣試塊中的兩個(gè)不同類型的橫通孔區(qū)域進(jìn)行試驗(yàn),共獲得兩個(gè)區(qū)域的兩張扇掃圖像,獲得的成像結(jié)果與實(shí)際缺陷信息相近,基本不存在漏檢情況,且位置信息基本準(zhǔn)確,進(jìn)一步驗(yàn)證了超聲相控陣扇形掃描和成像算法的有效性和可靠性,并從多方面對誤差的形成原因進(jìn)行分析�；诔曄嗫仃嚰夹g(shù)的基本原理,針對相控陣超聲扇掃檢測所涉及主要參數(shù)中的聚焦深度、偏轉(zhuǎn)角度、時(shí)間補(bǔ)償增益等進(jìn)行分析,采用控制變量法進(jìn)行試驗(yàn),分別研究三者對于扇掃檢測及成像質(zhì)量的影響程度。
【學(xué)位單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TP274.53
【部分圖文】：

技術(shù)已有 20 多年的發(fā)展歷史，是基于聲學(xué)惠檢測技術(shù)。超聲波是通過電信號激勵(lì)壓電晶片超聲頻率大多在 0.5MHz-15MHz，被廣泛應(yīng)用實(shí)現(xiàn)電信號和超聲信號的相互轉(zhuǎn)換。由壓電材料制成，可以將電能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械振勵(lì)時(shí)，將會(huì)在介質(zhì)中以聲波的形式發(fā)出一個(gè)聲體時(shí)，聲波將會(huì)由反射體向各個(gè)方向發(fā)生散射再次轉(zhuǎn)換為電信號并放大，并以電壓-時(shí)域信測系統(tǒng)中，相控陣換能器是非常重要的硬件組陣檢測系統(tǒng)的換能器是一個(gè)由多個(gè)陣元組合而陣元，獨(dú)立地有規(guī)則的發(fā)射或接收信號，達(dá)到合收延時(shí)的控制，實(shí)現(xiàn)對檢測系統(tǒng)的焦點(diǎn)的控制試件直接接觸）線性陣列換能器為例，其聲束、聲阻尼塊、聲耦合層、導(dǎo)線等，基本結(jié)構(gòu)如

Se、電阻抗、串?dāng)_幅度等也屬于相控陣換能器的特征參數(shù)，對超有斜楔塊的相控陣換能器還受到楔內(nèi)延時(shí)、入射點(diǎn)位移量等參數(shù)陣換能器中陣元的排列方式，以滿足各種不同檢測情況的需求，環(huán)形陣列、扇形陣列、二維矩陣陣列等換能器，相應(yīng)的特征參數(shù)用于特殊檢測對象，但加工困難，制作成本高昂，目前主要應(yīng)用陣超聲發(fā)射和接收超聲發(fā)射和接收聲束的過程是互逆的[49-50]，如圖 2-2 所示，在進(jìn)換能器按照預(yù)先設(shè)置的延時(shí)法則進(jìn)行各個(gè)陣元的信號激勵(lì)，各個(gè)焦區(qū)域發(fā)生相干疊加作用，得到合成聚焦聲束；在進(jìn)行信號接收裂痕、孔洞等缺陷，超聲波束會(huì)發(fā)生反射，對各個(gè)子陣元將接收控發(fā)射時(shí)相同的延時(shí)法則，得到相干疊加后增強(qiáng)的回波信號。同跡等多種相控效果，可以通過各陣元聲束的相位、幅值等進(jìn)行控方向性缺陷的最佳檢測和定量結(jié)果。

西安科技大學(xué)碩士學(xué)位論文超聲相控陣檢測與傳統(tǒng)超聲檢測相比，相控陣檢測特殊的掃描的方式，掃描速度控陣換能器可以滿足多種應(yīng)用場景，靈活性好；在減少不必要的操作的情況下順復(fù)雜區(qū)域的掃描；缺陷檢出率和信噪比較高。根據(jù)波動(dòng)理論，形成相干波要有兩個(gè)條件，一是頻率相同，二是相位差恒定。性陣列換能器，通過預(yù)先設(shè)置的延時(shí)，控制計(jì)算機(jī)控制延遲觸發(fā)脈沖，使各個(gè)陣生不同相位干涉波，獲得不同的聲束偏轉(zhuǎn)角度或聚焦深度。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2871622