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Total Focusing Method Damage Imaging in Frequency Domain Using Laser-Ultrasonic Lamb Wave Based on Time-domain Filtering in Multi-band 被引量:4
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作者 Fengzhong Li Ying Luo 《Acta Mechanica Solida Sinica》 SCIE EI CSCD 2021年第3期404-424,共21页
A fully non-contact experimental platform for ultrasonic Lamb wave damage detection was constructed,where laser exciting and the scanning laser Doppler vibrometer were used to realize the high-resolution pickup of the... A fully non-contact experimental platform for ultrasonic Lamb wave damage detection was constructed,where laser exciting and the scanning laser Doppler vibrometer were used to realize the high-resolution pickup of the Lamb wave field in the structure,which has overcome the disadvantages of low spatial resolution caused by the conventional contact Lamb wave transducer.In order to suppress the dispersion effect of broadband laser-ultrasonic signal,we proposed time-domain filtering in multi-band method based on wavelet analysis to decompose the broadband signal into multiple narrowband ones and separate the scattering signals effectively without reference signal.On this basis,the total focusing method(TFM)was used for damage imaging.However,when the traditional TFM was applied to image based on ultrasonic Lamb wave,the inherent dispersion characteristic of ultrasonic Lamb wave could lead to the miscalculation of time delay,thus reducing the imaging precision.Therefore,the frequency-domain TFM was developed by applying phase delay in the frequency domain.The logical AND was introduced to synthesize the damage imaging results of multiple narrowband signals to obtain high-precision damage imaging.Our study has shown that the method of time-domain filtering in multi-band combining with frequency-domain TFM can realize non-contact and accurate damage detection in isotropic plate structures,and it is a potential effective method for application in engineering practice. 展开更多
关键词 Laser ultrasound Lamb wave MULTI-BAND Wavelet analysis DISPERSION total focusing method
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基于超声扩散场信号的近场缺陷非线性全聚焦成像
2
作者 张海燕 黄强 +2 位作者 张辉 朱文发 朱琦 《声学技术》 北大核心 2025年第2期196-202,共7页
文章提出一种基于扩散场信息的非线性全聚焦方法 (nonlinear total focusing method, NTFM),解决了超声相控阵近场处缺陷检测时,受盲区影响造成横向分辨率低的问题。在对锆合金板缺陷进行检测时,靠近超声相控阵探头的缺陷信号淹没在盲... 文章提出一种基于扩散场信息的非线性全聚焦方法 (nonlinear total focusing method, NTFM),解决了超声相控阵近场处缺陷检测时,受盲区影响造成横向分辨率低的问题。在对锆合金板缺陷进行检测时,靠近超声相控阵探头的缺陷信号淹没在盲区中。所提方法利用信号间的空间相干性,实现对噪声的抑制,达到削弱盲区的目的。利用中心频率为0.5、1 MHz的线形相控阵探头激发兰姆波,对两块带有通孔缺陷的锆合金板进行实验,获得直接采集信号与扩散场信号。对扩散场信号互相关处理后得到重建信号,将重建信号与直接采集信号结合得到混合信号。对混合信号进行NTFM成像,实现缺陷的可视化图像。实验结果表明:与传统全聚焦成像法相比,NTFM成像抑制了伪像,提高了成像质量,降低了漏检率。文中提出的方法为提高薄板材料近场处缺陷成像的横向分辨率提供了新思路。 展开更多
关键词 超声相控阵 扩散场 非线性全聚焦 兰姆波
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一种基于缺陷响应空间补偿的多模式超声全聚焦复合成像及应用
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作者 焦敬品 梁士通 +2 位作者 李晨旭 齐高君 岳大庆 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第4期173-183,共11页
因奥氏体不锈钢小径管壁厚较小,超声波在其界面多次反射和模式转换产生的多次回波导致相控阵成像中产生大量伪像,严重影响缺陷的识别。为解决所选超声波模式类型、数量及其幅值空间差异性对成像效果的影响,提出了一种基于缺陷响应空间... 因奥氏体不锈钢小径管壁厚较小,超声波在其界面多次反射和模式转换产生的多次回波导致相控阵成像中产生大量伪像,严重影响缺陷的识别。为解决所选超声波模式类型、数量及其幅值空间差异性对成像效果的影响,提出了一种基于缺陷响应空间补偿的多模式超声全聚焦复合成像方法。建立了缺陷空间响应模型,对模型获取的全矩阵数据进行多模式成像,与CIVA仿真软件的成像结果具有较好的一致性。将各模式成像结果中缺陷位置附近的最大强度值作为缺陷响应值进行对比,缺陷响应模型与仿真的计算结果误差仅在±3 dB以内。并研究了不同模式成像敏感度的空间分布规律,确定了适合不同模式的空间补偿参数。利用校准后的所有直接模式和半跨模式对仿真数据进行复合成像,相较于单模式成像以及直接相加复合成像,基于缺陷响应空间补偿的复合成像方法在缺陷处具有更高缺陷幅值以及更低的伪像幅值,且在不同位置的圆孔缺陷成像结果中均未出现伪像。在此基础上,将所提方法应用于裂纹与气孔缺陷的检测实验。结果表明,相较于单模式成像,基于缺陷响应空间补偿的复合成像方法可以很好地抑制伪像并提高信噪比。 展开更多
关键词 奥氏体 小径管 缺陷响应 多模式 全聚焦成像 复合成像
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Lamb波全聚焦成像的薄板结构损伤识别方法
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作者 王高平 李致远 +1 位作者 关可庆 苑东旭 《武汉工程大学学报》 2025年第1期80-84,92,共6页
针对大型各向同性板状结构在使用过程中易出现疲劳、裂纹,从而导致工程结构被破坏的问题,提出了一种针对板状结构损伤识别的Lamb波全聚焦成像方法,将相位相干算法应用于结构的缺陷检测以增强成像的信噪比和分辨率。首先根据COMSOL仿真... 针对大型各向同性板状结构在使用过程中易出现疲劳、裂纹,从而导致工程结构被破坏的问题,提出了一种针对板状结构损伤识别的Lamb波全聚焦成像方法,将相位相干算法应用于结构的缺陷检测以增强成像的信噪比和分辨率。首先根据COMSOL仿真分析得出实验的可行性,通过对回波信号进行延时处理,扩大损伤点信号幅值的贡献,在MATLAB软件中对单个和多个圆形通孔损伤进行识别成像。结果表明,Lamb波全聚焦成像方法能够对损伤进行识别,且在相位相干成像算法的加权下,有效抑制结构噪声的影响,提高了信噪比并且对多个相邻损伤的分辨能力得到了加强,最大误差率不超过4.1%,达到提高板状结构损伤检测能力的目的。 展开更多
关键词 LAMB波 薄板结构 损伤检测 全聚焦成像方法 相位相干
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HDPE管道热熔管接头缺陷的全聚焦优化成像
5
作者 冯稳卓 王强 +2 位作者 王涛 张浩文 刘延雷 《河南科技大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期34-42,M0004,M0005,共11页
为了保障高密度聚乙烯(HDPE)管道热熔接头的焊接质量,文章提出一种基于时间反转算法与瞬时相位相干加权因子的全聚焦成像算法,该方法先采用时间反转算法对信号进行处理,再提取信号中的瞬时相位构建瞬时相位相干因子,对全聚焦成像中每个... 为了保障高密度聚乙烯(HDPE)管道热熔接头的焊接质量,文章提出一种基于时间反转算法与瞬时相位相干加权因子的全聚焦成像算法,该方法先采用时间反转算法对信号进行处理,再提取信号中的瞬时相位构建瞬时相位相干因子,对全聚焦成像中每个像素点的幅值进行加权。针对HDPE试样φ1 mm、φ2 mm、φ3 mm的横通孔缺陷和HDPE管道热熔接头试样φ3 mm的孔缺陷进行成像检测实验。结果表明:算法能有效抑制背景噪声和伪影,将深度距离为0~10 mm的近场噪声和伪影的幅值降低约30 dB,提高全聚焦成像分辨率,与TFM算法相比4种缺陷的平均信噪比分别提高9.6 dB、11.8 dB、4.9 dB、3.5 dB,平均阵列性能指标分别降低56%、49%、38%、48%,为相控阵超声检测HDPE管道热熔接头缺陷提供了一种有效的改进方案。 展开更多
关键词 HDPE管道 全聚焦成像 时间反转 瞬时相位相干
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稀疏阵元管道缺陷全聚焦相位相干成像研究
6
作者 王错 李兴昊 +2 位作者 王鹏飞 王晓娟 高鹤明 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第4期114-126,共13页
基于稀疏阵元全聚焦成像并融合相位相干加权因子,利用超声导波对管道缺陷进行成像研究。传统的全聚焦成像算法存在一些显著问题,例如全矩阵数据量庞大、处理成像所需时间过长以及信噪比相对较低,这些问题影响了超声导波在管道无损检测... 基于稀疏阵元全聚焦成像并融合相位相干加权因子,利用超声导波对管道缺陷进行成像研究。传统的全聚焦成像算法存在一些显著问题,例如全矩阵数据量庞大、处理成像所需时间过长以及信噪比相对较低,这些问题影响了超声导波在管道无损检测中的应用效果。因此,在传统全聚焦算法的基础上进行了针对性的优化,采用了稀疏阵元技术,将传统全矩阵的32阵元精简至8阵元,在保证声场覆盖的前提下使数据量减少16倍;其次为了保证减少阵元后的成像质量,同时引入相位相干加权因子(PCF),利用回波信号的相位一致性信息抑制噪声干扰,在保证成像质量的前提下显著提升计算效率。实验结果表明,相比传统32阵元全聚焦成像算法信噪比提升约120%,成像效率提升约38%;这不仅有效减少了成像时间,提高了成像效率,同时也提高了信噪比。针对管道中常见的多缺陷共存工况,利用全聚焦相位相干数据矩阵进行管道多缺陷叠加成像,通过利用管道中缺陷的相位信息,实现多缺陷信号的相位同步增强,提高了多缺陷的成像信噪比以及管道中多缺陷的检出率,该方法对双穿孔缺陷的成像信噪比从传统全聚焦相位相干成像的32.97 dB提升至42.69 dB,提升约30%。基于该方法的可靠性与有效性在管道缺陷中得到了验证。 展开更多
关键词 管道缺陷 多缺陷 超声导波 全聚焦方法 相位相干因子
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奥氏体不锈钢焊缝的优化相位相干加权因子全聚焦成像实验分析
7
作者 汪翔 王强 《应用声学》 北大核心 2025年第3期789-798,共10页
针对奥氏体不锈钢焊缝存在粗大的柱状晶组织以及在整体上呈现出各向异性和不均匀性导致的超声衰减严重的问题,该文提出一种优化相位相干加权因子的全聚焦成像算法(OPCF-TFM),对奥氏体不锈钢焊缝区进行实验。结果表明:利用OPCF-TFM算法... 针对奥氏体不锈钢焊缝存在粗大的柱状晶组织以及在整体上呈现出各向异性和不均匀性导致的超声衰减严重的问题,该文提出一种优化相位相干加权因子的全聚焦成像算法(OPCF-TFM),对奥氏体不锈钢焊缝区进行实验。结果表明:利用OPCF-TFM算法能够较好地检测奥氏体不锈钢试块焊缝区内部的ϕ1 mm横通孔缺陷的位置。该算法与全聚焦成像算法相比,缺陷的定位误差平均值可以降低0.1308 mm,缺陷的宽度误差平均值可以降低0.1308 mm,缺陷的信噪比可以提升-0:648~4:387 dB不等,表明OPCF-TFM算法检测奥氏体不锈钢的焊缝区更有优势且有较好的应用前景。 展开更多
关键词 奥氏体不锈钢 全聚焦算法 信号后处理 相位相干因子
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基于直接视图的自适应多模式全聚焦成像方法
8
作者 鲍子阳 陈钦 +1 位作者 高斌 刘春华 《无损检测》 2025年第4期64-71,共8页
相控阵全聚焦成像技术是无损检测领域的前沿技术,其中复合模式全聚焦技术更是目前研究的重点,这类检测技术能够把不同角度的缺陷信息融合到一张全聚焦图像中,显著提高对未知缺陷的重建能力,但随着融合模式数的增加,会不可避免地引入噪... 相控阵全聚焦成像技术是无损检测领域的前沿技术,其中复合模式全聚焦技术更是目前研究的重点,这类检测技术能够把不同角度的缺陷信息融合到一张全聚焦图像中,显著提高对未知缺陷的重建能力,但随着融合模式数的增加,会不可避免地引入噪声和结构性伪影,严重影响检测结果评定。针对复合模式全聚焦的成像中叠加的噪声和伪影的干扰,提出了一种基于全聚焦的多模式自适应区域融合方法,利用TT直接模式下的全聚焦成像视图中的缺陷物理信息,准确定位到缺陷位置,进行针对性区域融合。试验结果表明,自适应区域融合方法在保证成像精度的前提下,有效滤除了结构性伪影的干扰,平均可提高对比度噪声比约34.06%。 展开更多
关键词 相控阵超声 全聚焦法 多模式成像 多模式融合 相位相干成像
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基于VMD的厚壁奥氏体不锈钢焊缝双晶面阵全聚焦降噪成像研究
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作者 刘伟达 杨宸旭 +6 位作者 王俊龙 刘梓昱 杨会敏 严宇 徐喆 廖静瑜 林莉 《压电与声光》 北大核心 2025年第3期513-519,共7页
针对厚壁奥氏体不锈钢焊缝超声信号噪声水平高,模态复杂而导致缺陷检测信噪比低的问题,提出了基于变分模态分解(VMD)降噪的一发一收纵波(TRL)双晶面阵全聚焦成像方法。在厚度76 mm的奥氏体不锈钢焊缝试块上加工深度10~70 mm、直径3.2 m... 针对厚壁奥氏体不锈钢焊缝超声信号噪声水平高,模态复杂而导致缺陷检测信噪比低的问题,提出了基于变分模态分解(VMD)降噪的一发一收纵波(TRL)双晶面阵全聚焦成像方法。在厚度76 mm的奥氏体不锈钢焊缝试块上加工深度10~70 mm、直径3.2 mm的横通孔缺陷,选择中心频率2.25 MHz的TRL探头采集全矩阵捕获(FMC)数据。利用灰狼算法优化FMC信号VMD的惩罚因子系数和分解层数,根据模态分量的频谱能量分布和互相关系数重构全矩阵数据矩阵。建立三维空间的声束传播延时叠加法则,将FMC降噪信号进行全聚焦成像。研究表明,相比于原始FMC数据、经验模态分解降噪和小波包分解降噪的成像结果,VMD降噪成像的缺陷信噪比分别提高了4.69~6.85 dB、2.28~4.40 dB和2.29~4.47 dB,有效提升了焊缝检测效果。 展开更多
关键词 奥氏体不锈钢焊缝 变分模态分解 信噪比 双晶面阵 全聚焦成像
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基于波形相关因子加权的变厚度板Lamb波全聚焦成像
10
作者 黄尹 王旗 +1 位作者 许才彬 邓明晰 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第6期348-360,共13页
变厚度板因其轻量化等结构优势在航空航天、核能工程等重要领域具有广泛应用,其缺陷检测对保障服役安全具有重要意义。然而,变厚度板的几何非均匀性会显著影响其中Lamb波的传播特性,导致Lamb波传播行为复杂、频散效应加剧,并使得常规适... 变厚度板因其轻量化等结构优势在航空航天、核能工程等重要领域具有广泛应用,其缺陷检测对保障服役安全具有重要意义。然而,变厚度板的几何非均匀性会显著影响其中Lamb波的传播特性,导致Lamb波传播行为复杂、频散效应加剧,并使得常规适用于等厚度波导结构的Lamb波缺陷成像方法失效。针对变厚度板缺陷检测问题,提出一种基于波形相关因子加权的Lamb波全聚焦成像方法,用于变厚度板中缺陷的定位成像。该方法首先构建了Lamb波在变厚度板中传播的理论模型,将厚度渐变波导等效为一系列局部均匀的等厚度短波导的组合。其次,利用基于传播路径的虚拟反向传播技术对缺陷散射波包进行频散补偿,修正波形畸变。在此基础上,计算频散补偿后各通道信号的波形相关系数,作为权重因子与经典全聚焦方法的幅值叠加机制复合,构建基于权重因子的幅值成像指标。该成像指标通过波形相关因子加权抑制了非相关噪声对幅值叠加的贡献,提升了缺陷成像的信噪比。在线性变厚度铝合金板中的数值仿真结果表明,所提出的方法能实现缺陷的有效定位成像,且最大缺陷中心定位误差<4 mm,成像背景噪声幅值显著低于传统全聚焦方法,实验结果进一步验证了该方法的有效性。本研究可为变厚度板中的缺陷检测与成像提供有益参考。 展开更多
关键词 LAMB波 缺陷成像 变厚度 全聚焦 波形相关因子
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奥氏体不锈钢支管台的相控阵超声相位相干成像检测技术研究
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作者 陈喆 陈学东 +1 位作者 卜阳光 程经纬 《压力容器》 北大核心 2025年第4期64-71,共8页
奥氏体不锈钢支管台在进行超声检测时,存在较大的晶粒散射噪声,且由于支管台结构的复杂性,检测过程中的结构噪声会随检测位置的移动而变化,从而易造成缺陷的漏检和误判。针对上述问题,基于指向性校正因子和声速衰减因子对相位相干成像... 奥氏体不锈钢支管台在进行超声检测时,存在较大的晶粒散射噪声,且由于支管台结构的复杂性,检测过程中的结构噪声会随检测位置的移动而变化,从而易造成缺陷的漏检和误判。针对上述问题,基于指向性校正因子和声速衰减因子对相位相干成像进行加权处理,提出了一种幅值校正相位相干成像方法,以提高成像结果的信噪比,并提出仿真模型验证该方法的有效性。结果表明,与全聚焦方法相比,幅值校正相位相干成像方法的信噪比提高了19.01dB。通过制备304不锈钢和20#钢的支管台试件,使用线阵探头采集全矩阵数据,进行成像处理。对于304不锈钢支管台,该方法的信噪比比全聚焦法最大提高了13.29dB;对于20#钢支管台,该方法的信噪比比全聚焦法最大提高了13.20dB。研究结果可为支管台超声成像检测提供参考。 展开更多
关键词 奥氏体不锈钢 支管台 信噪比 全聚焦方法 相位相干成像
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基于全聚焦相控阵的机车车轮浅表层裂纹检测方法
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作者 杨兴宽 潘碧琳 +3 位作者 黄永巍 李立凡 赵光波 黄浩 《中国铁路》 北大核心 2025年第2期81-88,共8页
针对机车不落轮旋修时,车轮浅表层缺陷难以检测、缺陷深度难以准确测量的问题,提出基于全聚焦算法(Total Focusing Method,TFM)的相控阵超声检测方法。根据不落轮旋修工位特点及检测需求设计工艺参数,通过CIVA仿真建模验证TFM对浅表层... 针对机车不落轮旋修时,车轮浅表层缺陷难以检测、缺陷深度难以准确测量的问题,提出基于全聚焦算法(Total Focusing Method,TFM)的相控阵超声检测方法。根据不落轮旋修工位特点及检测需求设计工艺参数,通过CIVA仿真建模验证TFM对浅表层裂纹检测成像的可行性和准确性,利用人工试块检测,研究不同角度和深度裂纹的回波特性,仿真和人工试块实验中裂纹深度的检测误差均可控制在7.00%以下,表明该方法可有效检测车轮中的浅表层裂纹。应用于某机务段机车不落轮旋修工位的实测中发现,经旋修证实共有9片车轮含浅表层裂纹,且最小裂纹深度为1.80 mm,裂纹深度检测误差平均值为0.63 mm,表明该方法检测盲区至少可缩小至踏面下1.80 mm,与现行标准5.00 mm相比缩小了64.00%。结果表明,该检测方法可准确检测机车车轮浅表层裂纹并定位深度,可为机车检修效率提高、经济性旋修模型优化提供技术支持。 展开更多
关键词 机车车轮 不落轮旋修 裂纹检测 相控阵超声检测 全聚焦算法
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飞机铆钉全聚焦相控阵超声检测技术研究
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作者 汪洪量 刘亮 《四川有色金属》 2025年第1期30-33,共4页
飞机结构铆钉在连接组件中占比较大,由于飞行中的震动等因素,极易产生应力集中,导致其断裂,影响飞行安全。为提高飞机铆钉裂纹的检出能力,针对铆钉变截面区域疲劳缺陷,本文采用全聚焦检测技术,从源头设计出发,借助仿真实验手段,完成铆... 飞机结构铆钉在连接组件中占比较大,由于飞行中的震动等因素,极易产生应力集中,导致其断裂,影响飞行安全。为提高飞机铆钉裂纹的检出能力,针对铆钉变截面区域疲劳缺陷,本文采用全聚焦检测技术,从源头设计出发,借助仿真实验手段,完成铆钉检测专用探头研发,并开展试验以验证仿真数据的可靠性。结果表明,该方法可有效检出深度为0.5mm人工缺陷,对于提高铆钉变截面区域微小缺陷的相控阵超声检测能力具有重要作用。 展开更多
关键词 疲劳缺陷 高周疲劳 全聚焦 相控阵超声检测 仿真
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车轮浅表层缺陷试块的全聚焦相控阵超声检测分析
14
作者 潘碧琳 杨兴宽 +1 位作者 黄永巍 李立凡 《高速铁路新材料》 2025年第2期75-80,共6页
针对车轮浅表层缺陷难以检测的问题,根据实际服役车轮中常见的缺陷特征,设计了包含不同长度、深度和角度的浅表层裂纹试块,并采用全聚焦相控阵超声技术进行检测。通过对比分析全聚焦相控阵超声技术、相控阵扇扫及常规超声检测技术在浅... 针对车轮浅表层缺陷难以检测的问题,根据实际服役车轮中常见的缺陷特征,设计了包含不同长度、深度和角度的浅表层裂纹试块,并采用全聚焦相控阵超声技术进行检测。通过对比分析全聚焦相控阵超声技术、相控阵扇扫及常规超声检测技术在浅表层裂纹检出能力、定位精度与成像质量方面的差异。结果表明:全聚焦相控阵超声技术在检出率、检测误差、图像信噪比以及缺陷深度定位精度上均表现最优,体现了其在车轮浅表层缺陷检测方面的显著优势。 展开更多
关键词 车轮 浅表层裂纹 全聚焦算法 相控阵超声检测
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超声相控阵全聚焦缺陷定位技术分析
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作者 杨博 万策 +3 位作者 王永锋 沈海红 徐磊 张建卫 《物理测试》 2025年第2期38-42,共5页
超声相控阵全聚焦法(TFM)是一种利用相控阵探头和全聚焦成像技术相结合的无损检测方法,作为一种新型的无损检测技术,近年来受到了广泛关注。超声相控阵全聚焦法是基于全矩阵数据采集(FMC)技术对获取的检测数据来进行信号处理,与常规超... 超声相控阵全聚焦法(TFM)是一种利用相控阵探头和全聚焦成像技术相结合的无损检测方法,作为一种新型的无损检测技术,近年来受到了广泛关注。超声相控阵全聚焦法是基于全矩阵数据采集(FMC)技术对获取的检测数据来进行信号处理,与常规超声相控阵检测相比,全聚焦法具有更高的成像分辨率和更准确的缺陷定位。本文详细阐述了超声相控阵全聚焦技术原理、特点以及在实际缺陷检测中的作用,并利用标准试块对常规相控阵检测和全聚焦检测技术进行了对比检测试验分析,对于进一步认识并推广超声相控阵全聚焦检测技术具有一定意义。 展开更多
关键词 超声相控阵 全聚焦法(TFM) 缺陷检测
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楔块耦合的碳纤维增强复合材料褶皱缺陷全聚焦成像 被引量:2
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作者 张海燕 黄强 +2 位作者 张辉 朱文发 朱琦 《应用声学》 CSCD 北大核心 2024年第5期1035-1043,共9页
褶皱是碳纤维增强复合材料中最主要的缺陷类型之一,当使用超声相控阵对复合材料薄板进行检测时,由于采集系统非线性效应和电子串扰等干扰会引发盲区现象,掩盖了薄板内的褶皱信息。为削弱盲区影响,考虑在相控阵与复合材料薄板(小于10 mm... 褶皱是碳纤维增强复合材料中最主要的缺陷类型之一,当使用超声相控阵对复合材料薄板进行检测时,由于采集系统非线性效应和电子串扰等干扰会引发盲区现象,掩盖了薄板内的褶皱信息。为削弱盲区影响,考虑在相控阵与复合材料薄板(小于10 mm)之间增加楔块,提出楔块耦合的最短路径射线追踪全聚焦方法。基于费马原理与斯涅耳定律,建立楔块耦合的多层介质超声波传播模型;制备含褶皱缺陷的碳纤维增强复合材料试样,搭建超声相控阵数据采集系统,采集全矩阵数据;将楔块耦合的最短路径射线追踪全聚焦方法和传统全聚焦方法的成像效果进行对比。结果表明,基于楔块耦合的最短路径射线追踪全聚焦方法能减小试样表面盲区深度,修正声时偏差,削弱盲区影响,恢复出试样内的褶皱缺陷。相比传统全聚焦方法,纤维褶皱长度、褶皱顶部高度、褶皱角度这3个参数表征的精准程度分别提高了5.9%、4.1%、4.2%。该文为碳纤维增强复合材料薄板褶皱缺陷的检测提供了新思路。 展开更多
关键词 超声相控阵 全聚焦方法 最短路径射线追踪 碳纤维增强复合材料 褶皱
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改进型密集阵列全聚焦成像算法的碳纤维复合材料板损伤定位研究 被引量:3
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作者 刘增华 王美灵 +2 位作者 朱艳萍 鲁朝静 何存富 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期120-132,共13页
本文针对各向异性碳纤维复合材料板的损伤定位问题,提出改进型密集阵列全聚焦成像方法。首先,考虑碳纤维复合材料板的各向异性,通过实验分析超声导波在板中的传播特性,得到沿不同传播方向的群速度值。其次,对密集型传感器阵列的参数进... 本文针对各向异性碳纤维复合材料板的损伤定位问题,提出改进型密集阵列全聚焦成像方法。首先,考虑碳纤维复合材料板的各向异性,通过实验分析超声导波在板中的传播特性,得到沿不同传播方向的群速度值。其次,对密集型传感器阵列的参数进行分析和优化研究,分别对不同阵列参数即阵元间距和阵元数量进行指向性函数的数值分析,优化阵列的参数,以保证阵列主瓣较窄、旁瓣较低且无栅瓣。然后,提出了一种考虑碳纤维复合材料板各向异性的改进型密集传感器阵列板结构缺陷定位算法。使用超声导波在碳纤维复合材料板中沿不同传播方向的群速度值,对全聚焦算法进行修正,并利用虚拟聚焦原理对板结构进行全聚焦成像。最后,通过布置碳纤维复合材料孔洞损伤实验,对基于密集阵列全聚焦成像方法的定位精度进行分析。实验结果表明,改进型密集阵列全聚焦成像算法的定位精度为1.00 mm,相较于使用单一群速度值,该方法在定位孔洞损伤缺陷时具有更高的精度。 展开更多
关键词 碳纤维复合材料 超声导波 密集阵列 全聚焦成像算法
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大型螺栓阵列超声全聚焦成像的场能强化算法研究
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作者 曾广栋 姬升阳 +4 位作者 毛延翩 冉毅川 朱斌 韩松 东蕊 《应用声学》 CSCD 北大核心 2024年第6期1406-1411,共6页
大型螺栓大多用于连接需要承受重载和剧烈振动的构件,由于处于关键承载位置,其可靠性和稳定性对于工业结构的安全至关重要。阵列超声全聚焦成像能够提供高灵敏度、高分辨率的三维成像,为螺栓监测/检测提供了更好的质量和可靠性评价能力... 大型螺栓大多用于连接需要承受重载和剧烈振动的构件,由于处于关键承载位置,其可靠性和稳定性对于工业结构的安全至关重要。阵列超声全聚焦成像能够提供高灵敏度、高分辨率的三维成像,为螺栓监测/检测提供了更好的质量和可靠性评价能力。但对于大型螺栓监测/检测而言,由于常规全聚焦方法使用单个阵元发射,造成在远离探头的部分超声能量较小,检测灵敏度下降。针对上述问题,提出了一种多反射场能量叠加强化的方法,针对所有反射能量场进行场能重建,将多层声场能量累加,使得缺陷处的信号增强。实验结果表明,随着声场能量层数增加,缺陷处的信号逐步增强,缺陷信噪比提高,可以检出常规全聚焦方法无法检出的小缺陷,证明该方法可以有效提高对微小缺陷的检测能力,提高全聚焦技术对螺栓的检测深度。 展开更多
关键词 成像监测 全聚焦方法 信号增强 大型螺栓
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在役螺栓超声三维成像监测数据的智能化分析方法
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作者 姬升阳 毛延翩 +5 位作者 冉毅川 刘志辉 曾广栋 魏学锋 代淮北 原可义 《无损检测》 CAS 2024年第5期11-14,共4页
螺栓是一种常见的机械连接件,一旦失效,可能会导致设备损坏、结构崩塌,甚至危及人身安全。因此,在役螺栓的监测一直受到广泛关注。将相控阵超声全聚焦技术应用于螺栓在役监测,开发了专用系统和阵列探头,实现了三维成像可视化监测,改变... 螺栓是一种常见的机械连接件,一旦失效,可能会导致设备损坏、结构崩塌,甚至危及人身安全。因此,在役螺栓的监测一直受到广泛关注。将相控阵超声全聚焦技术应用于螺栓在役监测,开发了专用系统和阵列探头,实现了三维成像可视化监测,改变了螺栓监测数据单一的现状。针对大量三维图像化数据处理的关键问题,提出了智能化分析方法,对比分析了决策树、支持向量机和神经网络算法的适用性,最终开发了基于决策树算法的智能分析评价软件模块并取得了较好的检测效果。 展开更多
关键词 螺栓监测 相控阵超声 全聚焦 智能化检测
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基于分割环阵的CFRP分层缺陷超声全聚焦成像 被引量:4
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作者 杨宁 陆铭慧 +2 位作者 张萍 朱颖 张毅萍 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期200-210,共11页
碳纤维复合材料在钻孔加工时易产生分层缺陷,分层缺陷严重影响了构件的力学性能,存在严重的安全隐患。针对碳纤维复合材料孔边分层缺陷的检测,提出一种基于分割环形阵列的1/4矩阵全聚焦成像方法。设计了R4×S8、R3×S12、R3... 碳纤维复合材料在钻孔加工时易产生分层缺陷,分层缺陷严重影响了构件的力学性能,存在严重的安全隐患。针对碳纤维复合材料孔边分层缺陷的检测,提出一种基于分割环形阵列的1/4矩阵全聚焦成像方法。设计了R4×S8、R3×S12、R3×S16和R4×S12四种分割环形阵列结构,通过数值仿真对比分析了各阵列的聚焦声场特点,最终确定分割环阵探头为5 MHz的R4×S12探头。使用该探头对碳纤维复合材料孔边分层试块的上层、中层、下层缺陷进行全矩阵采集,利用VTK工具包分别进行全矩阵三维成像和1/4矩阵三维成像。结果表明,1/4矩阵方法比全矩阵方法三维成像的缺陷对比度更高,1/4矩阵方法的缺陷尺寸表征误差更小,误差不超过6%。与全矩阵成像相比,1/4矩阵成像信噪比提升范围为3.43~7.61 dB,有效提升了图像质量。 展开更多
关键词 分层缺陷 全聚焦 分割环形阵列 1/4矩阵 三维成像
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