基于等声程聚焦算法的超声相控阵检测新技术.pdf

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1、基于等声程聚焦算法的超声相控阵检测新技术陈伟，林丹源，杨贵德，詹红庆，陈建华（广东省超声电子重点工程技术研究开发中心，汕头515041）摘要：超声相控阵技术通过对超声阵列换能器各阵元进行相位控制，能获得灵活可控的合成波束，进行动态聚焦、成像检测，能够提高检测灵敏度、分辨力和信噪比。本文在研究超声相控阵换能器声场的偏转和聚焦特性基础上，基于ASTM推荐试块与实验标准E2491-06，设计了等声程聚焦模型，并给出了扇形偏转非聚焦以及扇形偏转等声程聚焦的检测成像结果。实验结果表明，等声程聚焦算法有效的检出

2、了材料中的缺陷，具有很好的分辨率和信噪比，能够比较真实的反映材料内部缺陷的相对位置和大小。关键词：相控阵；相位控制；合成波束；扇形偏转；等声程聚焦ANewDefectDetectionMethodofUltrasonicPhasedArrayBasedonConstantSoundPathFocusingAlgorithmCHENWei,LINDan-Yuan,YANGGui-De,ZHANHong-Qing,CHENJian-Hua(KeyEngineeringTechnologyResearch

3、andDevelopmentCenterofGuangdongProvinceUltrasonicElectronics,Shantou515041)Abstract:Bythecontrolofelementphaseoftheultrasonictransducerarray,flexibleandcontrollablesynthesisbeamcanbeobtainedtoimplementdynamicfocusingandimagingdetection.Higherdetections

4、ensitivity,resolutionandSNRwillbeachieved.Onthebasisofdeflectionandfocusingpropertiesresearchoftheultrasonicarraytransducersoundfield,theconstantsoundpathfocusingmodelisdesignedbasedonASTMrecommendedtestblockandtheE2491-06experimentalstandard,andtheima

5、gingdetectionresultsofsectorialscannon-focusmethodandsectorialscanconstantsoundpathfocusingmethodareprovided.Experimentalresultsshowthattheconstantsoundpathfocusingalgorithmeffectivelydetectedthedefectsofthematerial.IdealresolutionandSNRareachievedtocl

6、earlyreflectiontherelativepositionandthesizeofthedefectsinthematerial.Keywords:Phasedarray;Phasecontrol;Syntheticbeam;Sectorialscan;Constantsoundpathfocus活跃，而国内在此方面的相关研究还很薄弱0引言的局面，现阶段开展相控阵超声检测技术的[2]近年来国外的相控阵技术发展迅速，在研究有着非常重大的意义。医学诊断和工业检测方面的研究非常活跃。超声相控阵换

7、能器由多个相互独立的一些公司如R/DTECH、SIMENS及压电晶片组成阵列,按一定的规则和时序用IMASONIC还推出了商品化相控阵超声工电子系统控制激发各个晶片单元,来调整声[1][3]业检测系统。而在国内，超声相控阵技术束的偏转，焦点的位置和聚焦的方向。对上的研究应用尚处于起步阶段，主要集中于于外形复杂，具有不规则的曲面的被检对医疗领域，在工业检测方面还非常落后，主象，传统的超声检测非常困难。在单探头的要的设备都依赖于进口，研究远远落后于应情况下，发射的超声波束的方向无法控制，用。鉴于超声相控

8、阵技术在国际上研究非常常常遇到异界面的反射，需要改变探头的位置方向，定位困难，可行性差[4]。如果采用作者简介：陈伟（1962—），男，工程师，汕相控阵超声，可以灵活的改变波束传播的方头超声电子股份有限公司仪器分公司总经理兼技术开发中心技术总监，主要从事超声模拟电路设计向，调节焦点的深度和位置，在不移动或者及信号处理方面的研究。少移动探头的情况下，方便的对复杂几何外[5]形的工件进行扫查检测。声束聚焦于(xy,)点，各阵元声程时间本文通过数学模型的建立，计算阵元触00