纵向带状裂隙形貌的逆时偏移超声成像-论文.pdf

《纵向带状裂隙形貌的逆时偏移超声成像-论文.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、物理学报ActaPhys．Sin．Vo1．63，No．15(2014)154302纵向带状裂隙形貌的逆时偏移超声成像冰徐琰锋胡文祥十(同济大学声学研究所，上海200092)(2014年1月29日收到；2014年3月20日收到修改稿)传统的工业超声成像方法通常只能确定缺陷的位置与横向尺寸，无法获得缺陷的形貌信息．一些特殊的缺陷，如纵向裂纹，是典型的例子．基于多阵元技术，开展了固体介质缺陷逆时偏移超声成像方法的数值与实验研究．针对铝块平底纵裂纹及内部纵裂纹两种传统方法无法有效成像的缺陷，首先开展了单分量逆时偏移成像方法研究，给出了基于数值仿真的逆时偏移成像结果以及基于多阵元超声成像实验系

2、统实验测试的逆时偏移成像结果．进一步开展了基于多分量位移检测与转换横波分离的逆时偏移成像方法研究，并提出了基于新型多分量激光干涉仪进行检测的思路．数值仿真结果证实了多分量逆时偏移图像重建结果可以克服单分量方式的缺点，得到明显优于单分量检测时的图像．关键词：超声成像，逆时偏移，缺陷形貌，多分量检测PACS：43．35．+d，43．35．zc，43．60．F窖，43．60．LqDOI：10．7498／aps．63．154302对试样的底部垂直裂隙检测，并使用相移法成像．1引言其成像结果只能确定裂隙上表面位置，而且存在着多次反射波形成的伪像．斜入射方式的超声衍射裂隙是工业NDT中最常见的缺

3、陷之一．实际时差法【0】ftime—of-flightdifraction，TOFD)是比较裂隙缺陷的形状往往是不规则的，基本的有横向流行的裂缝检测方法，利用纵向裂缝的上下端点的分布和垂向分布方式．对于横向或倾斜裂缝，采衍射回波时间差计算裂缝的尺寸，成像结果只能确用基本的超声B扫描方式即可进行检测．使用相定缺陷的上下端点位置，无法对缺陷的实际外形轮控阵电子聚焦[I-4]、单探头扫查的合成孔径聚焦廓成像．而且，TOFD对试样的厚度有限制【7_，如(syntheticaperturefocusingtechnique，SAFT)等果试样太薄，不同端点的回波混叠在一起，也会导成像方法还可以

4、大大提高成像的分辨率．致无法有效检测．Portzgent等【】将地震成像领域然而，传统的超声成像方法往往只能获得缺陷的波场外推技术(inversewavefieldextrapolation，的上表面或上端点的像，因为缺陷的下表面和侧面IWEX1用于裂缝的超声无损检测，发展了裂缝无的回波信息大部分是经过多次反射的，而传统成像损检测方法．其方法基于射线追踪技术计算传播路方法无法处理多次反射波．当分别检测内部存在垂径，采用瑞利积分法计算声场延拓，用上下行波场向裂缝的试样和存在圆孔缺陷的试样时，传统方法的比值即散射系数表征成像值．Velichko等【0】对不得到的缺陷像几乎是完全相同的．所

5、以，传统成像同成像技术进行比较，认为IWEX是较好的成像方方法对纵向裂缝、竖直的或陡峭的台阶状等复杂几法．但是，该方法无法处理多次反射波，因此无法何形状缺陷形貌均难以有效成像，只能确定裂缝的对裂缝的整个轮廓成像．上端点位置及横向尺寸．相比IWEX，逆时偏移freversetimemigra-Lukomski等[5】使用基于SAFT的虚拟源方法tion，RTM)是更精确的后处理算法．基于波动$国家自然科学基金(批准号：11374230)资助的课题t通讯作者．E-mail：wxhu~tongji．edu．cn@2014中国物理学会ChinesePhysicalSocietyttp：／／w

6、ulixb．iphy．ac．c礼物理学报ActaPhys．Sin．Vo1．63，No．15(2014)154302方程的逆时偏移的优点是能够处理多次反射波，偏移图像重建结果可以克服单分量方式的缺点，得从而对缺陷的整个轮廓成像．上世纪80年代，由到明显优于单分量检测时的图像．Whitmore[101Baysal[al】，，McMechan[12】等相继提出和发展了逆时偏移方法．该方法可以理解为将表2仿真数据的逆时偏移成像面接收信号沿着时间减小的方向反向传播的过程，此时由散射点散射的声波重新聚集回到散射点位逆时偏移可以认为是多阵元合成聚焦成像技置．逆时偏移的成像条件是以Claerbout

7、[13】的时间术．如图1所示，试样表面放置多阵元超声换能器，一致性理论为基础，即反射界面存在于声源辐射场当阵元S发射信号时，所有阵元同时接收回波信号．和接收声场在时间和空间上一致的地方．成像条件从S发出的信号，经过裂缝上端的反射(路径1)，是主要有三种【l4】：激发时间成像条件，振幅比成像条典型的传统超声成像方法所利用的回波．对于垂直件和互相关成像条件．McMechan发展的激发时间纵向带状裂隙来说，裂缝的侧面f路径2)和下端的成像条件，利用射线追踪确定声