微小层片型缺陷的超声非线性区域检测技术*

针对微小层片型缺陷的超声检测效率低、检测能力弱、易受主客观因素干扰的问题,提出弹簧扁钢中微小层片型缺陷的非线性超声区域检测技术。首先,优化探头夹持装置并提出区域检测方法,提取稳定可靠的检测信号;其次,提出相对非线性系数均值及波动系数表征缺陷分布;最后,基于斯皮尔曼次序相关系数分析扁钢各类缺陷与非线性超声系数均值的相关性。研究结果显示:两种非线性超声特征参数中的波动系数具有更高的缺陷敏感度,可表征扁钢中缺陷分布;波动系数与扁钢中微小层片型缺陷的相关系数比与体积型缺陷的相关性系数大得多,特别适用于微小层片型缺陷的检测。     

非线性合成孔径聚焦超声成像

论文介绍了合成孔径聚焦超声成像系统原理。建立了一个无损检测超声成像系统。同时，为了进一步提高分辨率，设计了基于相关系数的非线性合成孔径聚焦算法。然后利用此算法对试块成像，结果表明，与延时叠加合成孔径算法相比，基于相关性分析的非线性合成孔径算法提高了图像的分辨率，改善了图像质量。     

应用混频超声检测微小缺陷

高端飞行器的可靠性往往受限于其发动机内部盘、板等构的结构强度和使用寿命,因此对这类部件的无损检测在制造业上具有巨大需求。超声检测作为一种应用广泛、高效、环保的检测方法,常常被应用于这类构件的检测中。但是,大厚度盘、板类构件内的微小缺陷反射能力弱,常规超声脉冲反射法无法进行有效检测。为实现大厚度盘、板类构件内部微小缺陷的识别和定位,采用共线异侧纵波混频法,通过和差频信号特征识别微小缺陷;研究缺陷埋深变化对混频效果的影响,通过测量和差频信号幅值变化,实现微小缺陷的深度定位。结果表明：该方法可有效识别7075铝合金中埋深80 mm的?0.2 mm横孔微缺陷,且可实现微小缺陷的深度定位。     

非线性声参量成像及其在医学诊断中应用

本文介绍了我们对于反射模式非线性参量B／A的成像技术的研究结果，包括：(1)基于二次谐波的非线性参量层析成像(2)基于参量阵差频波的非线性参量层析成像(3)非线性参量的等深度C-扫成像。利用这三种成像方法对多种生物组织，特别对正常和病变的生物组织进行非线性参量成像。结果表明，非线性声参量成像可以比线性声参量更容易地判别生物组织的病理状态，从而展示了它在医学超声诊断中的应用前景。     

非线性(声)参数及其在超声成像中的应用

本文系统地介绍了声学中的非线性参数研究工作的现状和应用前景,特别着重介绍它在超声医学成像中的应用。     

碳纤维增强复合材料褶皱缺陷的超声成像

碳纤维增强复合材料在制造和使用过程中会产生褶皱,褶皱缺陷的存在使得纤维层起伏不平,超声波传播至纤维界面时不同声束方向的声能量存在差异.针对此问题,提出一种基于声束指向性函数校正的全聚焦阵列成像方法:制备了含褶皱缺陷的碳纤维增强复合材料试样,建立超声阵列数据采集实验系统,捕获全矩阵数据;考虑超声发射/接收阵元不同声束方向的声能量差异,提出全聚焦成像方法的校正模型;将校正前后的全聚焦成像结果与试样的实物图和光学显微镜图像进行对比分析.实验结果表明:基于指向性函数校正的全聚焦成像方法能够有效降低背景噪声,恢复出被检试样的褶皱缺陷和铺层结构等细节信息,为碳纤维增强复合材料褶皱缺陷的精确表征提供了理论指导.     

基于超声相控阵的环焊缝缺陷检测方法研究

针对传统超声探头焦距固定,检测位置的改变就要更换相应焦距的探头而影响检测效率的问题,提出一种基于超声相控阵换能器的环焊缝缺陷检测方法。而超声相控阵具有电子偏转和电子聚焦特性,能在不移动的情况下发射偏转聚焦超声束,有效地解决了上述问题。首先基于超声相控线阵换能器的声场特点,采用数值分析方法,研究了影响声束偏转聚焦性能的几个主要参数。然后给出了与超声相控阵换能器相连接的多通道数据采集系统结构。介绍了单通道声信号的硬件结构及相应的信号处理方法,实现了对换能器中单个阵元的精确延时的控制。实验结果表明,优化设计的超声相控线阵换能器具有较高的检测精度和检测效率。     

钢轨缺陷的超声相控阵波数成像算法*

该文应用超声相控阵全矩阵捕获的波数成像算法,检测带有通孔缺陷的钢轨和B型相控阵试块。以实验获取的全矩阵数据为基础,研究了自发自收模式和全矩阵模式的波数成像算法,理论上分析了全聚焦方法和波数算法的计算性能,取得波数成像的结果并与全聚焦方法的成像结果做了对比。实验结果表明:波数成像算法具有更快的计算速度和更高的横向分辨率,且能够更加精准地还原钢轨中缺陷大小和形状,而传统的全聚焦方法计算耗时长,聚焦点分布不均匀,重建较大的缺陷出现了纵向拉长的现象,不能够较好地反映钢轨中的大缺陷。波数成像算法在各向同性材料实时检测中有很大的应用潜能。     

超声检测中缺陷模糊聚类识别

本文探索了用模糊聚类分析方法解决超声无损检测中识别缺陷的可能性。结果表明,用这种模糊数学方法可以识别出钢管标准缺陷的类别。研究中采用了微机数据采集、处理和模糊运算。     

管材超声探伤中缺陷模糊模式识别方法研究

本文探讨了对管材缺陷形状进行模糊模式识别的一种方法。提出并研究了管材超声探伤中缺陷模糊模式识别的物理模型,模糊模式的特征参数选择原则和方法,建立了三种缺陷的标准模糊子集,并运用模糊模式识别的数学方法对大量人工缺陷的实验数据进行了数值计算,获得了预想的结果。     

Dynamic evaluation of flaw size in ultrasonic testing of steel plates

The paper deals with the problems of ultrasonic non-destructive testing of steel plates, such as distance sensitivity, acoustic coupling, flaw position dependence and their influence upon the flaw size evaluation, and describes equipment for the automated testing of circular stampings and their classification according to the size and number of flaws detected.     

Nonlinear ultrasonic phase-conjugate beams and their application in ultrasonic imaging

The latest results of experimental and theoretical research into phase conjugation of nonlinear ultrasonic beams are generalized, and prospects for the development of nonlinear ultrasonic imaging are outlined.     

Quasi pulse-echo ultrasonic technique for flaw classification

One of the important flaw characterization tasks in the field of ultrasonic non-destructive evaluation (NDE) is to provide flaw type information by analysing the flaw responses acquired during an inspection. Here a new quasi pulse-echo ultrasonic classification technique is presented which utilizes the time separation and amplitude difference of mode-converted diffracted signals to distinguish between smooth and sharp-edged flaw geometries. Experiments with cylindrical cavities, surface-breaking fatigue cracks and slag inclusions have been used to test the practicality of this approach. All results of these tests show good consistency in the separation of smooth and sharp-edged flaws, provided that the signal-to-noise ratio is sufficient. Furthermore, the scattering feature used for classification in this method is also verified by detailed elastodynamic scattering calculations.     

Nonlinear ultrasonic imaging of imperfectly bonded interfaces

A nonlinear ultrasonic imaging system is developed for detecting and imaging damages and defects with nm order gaps in industrial materials, which were undetectable by conventional ultrasonic imaging systems. A high power pulser generating large amplitude incident waves and high gain receiver with high-pass or band-pass filters extracting the second harmonic signals are combined with a conventional C-scan imaging system. The system is applied to visualize fiber/matrix debondings or matrix crackings in CFRP plates. It also visualizes anomalous substructures in amorphous diffusion-bonded interfaces, spot-welded nuggets, and projection-welded interfaces. This system would be also useful to detect semi-closed cracks whose opening is in nm order.     

水浸超声检测的平面波频域快速成像算法

给出了一种基于一步相移法的水浸超声检测快速频域算法,以适用于液浸式相控阵成像。通过在阵列信号频域乘以相移因子,将阵列虚拟延拓至水浸工件表面,再进行单介质频域成像。相比时域延时叠加算法,节省了计算界面折射点的用时。对于垂直入射平面波检测,提出一种网格匹配的方法,通过调整傅里叶变换的点数,使阵列信号频域和图像频域的采样网格相重合,有效地减少了频域插值误差和伪像,进一步降低了运算次数.实验结果表明,网格匹配频域算法的运算次数仅为时域平面波算法的1/60,为水浸式超声实时检测提供了一种可行方案。     

一种用于缺陷超声检测的相位标准差分离谱新算法

在粗晶材料超声无损检测中,分离谱处理技术可用来降低材料内部的相干噪声、但分离谱处理对滤波器阵列参数较敏感、造成性能不稳,且至今对滤波信号有效利用的解释尚不明了.本文从理论上讨论了超声检测信号滤波输出的相位统计特性,据此提出了一种基于相位标准差的分离谱新算法,用计算机模拟及实验数据对该算法的世能进行了测试并与常用的极小值分离谱算法作了对比。结果证实,相位标难差的分离谱算法有好的信噪比增强能力,且对滤波器数不敏感.     

Nonlinear propagation in ultrasonic fields: measurements, modelling and harmonic imaging

In high amplitude ultrasonic fields, such as those used in medical ultrasound, nonlinear propagation can result in waveform distortion and the generation of harmonics of the initial frequency. In the nearfield of a transducer this process is complicated by diffraction effects associated with the source. The results of a programme to study the nonlinear propagation in the fields of circular, focused and rectangular transducers are described, and comparisons made with numerical predictions obtained using a finite difference solution to the Khokhlov-Zabolotskaya-Kuznetsov (or KZK) equation. These results are extended to consider nonlinear propagation in tissue-like media and the implications for ultrasonic measurements and ultrasonic heating are discussed. The narrower beamwidths and reduced side-lobe levels of the harmonic beams are illustrated and the use of harmonics to form diagnostic images with improved resolution is described.