超聲無損檢測成像技術(shù)

1、繁體你好,游客登錄注冊發(fā)布 2. 2 超聲波顯像聲波是力學波,它會改變傳播介質(zhì)中的一些力學參數(shù),比如質(zhì)點位置、質(zhì)點運動速度、介質(zhì)密度、介質(zhì)中應變、應力等,液體中還引起輻射壓力。利用這些參數(shù)變化可以使聲波成為可見。 1937 年,Pohlman 制成第一臺聲光圖像轉(zhuǎn)換器。到目前,最有效而常用的聲波顯示方法是施利侖法和光彈法。施利侖法的根據(jù)是聲波導致介質(zhì)密度變化,而后引起光折射率的改變。光彈法成像原理是超聲引起應力,在各向同性固體中,應力產(chǎn)生光的雙折射效應,光通過應力區(qū)后,偏振將發(fā)生變化。80 年代,我國著名聲學專家應崇福和他領(lǐng)導的小組用動態(tài)光彈法系統(tǒng)研究了固體中的超聲散射,把這個方法的價值提到了

2、新的高度。在他們的散射研究中,首次目睹了聲波沿孔壁爬行,在材料棱邊內(nèi)部的散射和在帶狀裂縫的散射,還首次窺見了蘭姆波和瑞利波,觀察了前者在板端的散射,后者繞材料尖角的散射。他們提高了動態(tài)光彈法的顯示清晰度,80 年代前期的光彈照片質(zhì)量之高在國際上已屬罕見。2. 3 超聲全息超聲全息是利用干涉原理來記錄被觀察物體聲場全部信息,并實現(xiàn)成像的一種聲成像技術(shù)和信息處理手段。掃描聲全息大致分為兩類,一類是激光重建聲全息,它是用與入射波同頻率的電信號與探測器的輸出電信號相加,用疊加信號的幅度去調(diào)制熒光屏光點的亮度,在熒光屏上形成全息圖。將全息圖拍攝下來,再用激光照射全息圖,獲得重建像。另一類是計算機重建聲全

3、息,它是利用掃描記錄到的全息函數(shù)與重建像函數(shù)之間是空間傅氏變換對的關(guān)系,直接由計算機計算而實現(xiàn)的重建。2. 4 ALOK 法成像ALOK ( Amplituen and Laufzeit Ort s Kurren 法即幅度傳播時間位置曲線法,原理如圖1 所示。一個自發(fā)自收的超聲換能器在試樣表面按照一定規(guī)則進行移動掃描,如果A 點是試樣內(nèi)的缺陷,那么在位置1 處接收到的回波信號中,在的傳播時間處有一個回波小峰。同樣,在位置2 接收的回波信號中,在傳播時間處也會出現(xiàn)一個小峰。由于這個缺陷是確定的,因此在以后的各檢測位置上,在聲時位置曲線對的傳播時間上都會出現(xiàn)A 點的反射回波。同樣,由于檢測位置與缺

4、陷A之間的距離有規(guī)律變換,缺陷回波的幅度也會隨位置的變換而有規(guī)律的變化。而噪聲則不會在出現(xiàn)的時間與幅度上隨檢測位置而有規(guī)律的變化。利用傳播時間位置及幅度位置曲線,就可以從回波信號中識別來自缺陷的回波信號,并用B 顯示給出缺陷的像。2. 5 相控陣法超聲相控陣技術(shù)來源于雷達電磁波相控陣技術(shù),醫(yī)用B 超是最先采用超聲相控陣技術(shù)的。20 世紀80 年代初,相控陣超聲波技術(shù)從醫(yī)療領(lǐng)域躍入工業(yè)領(lǐng)域。20 世紀80 年代中期,壓電復合材料的研制成功,為復合型相控陣探頭的制作開創(chuàng)新途徑。壓電復合技術(shù)、微型機制、微電子技術(shù)、及計算機功率的最新發(fā)展,對相控陣技術(shù)的完善和精細化都有卓著貢獻。 圖1 ALOK 法原

5、理。超聲相控陣系統(tǒng)由超聲陣列換能器和相應的電子控制系統(tǒng)組成。超聲陣列換能器由許多小的壓電晶片 ( 陣元按照一定形狀排列而成的,其內(nèi)部的各陣元可以獨立進行超聲發(fā)射或接收。在相控陣超聲發(fā)射狀態(tài)下,陣列換能器中各個陣元按照一定延時規(guī)律順序激發(fā),產(chǎn)生的超聲發(fā)射子波束在空間合成,形成聚焦點和指向性 6 ,如圖2 所示。改變各陣元激發(fā)的延時規(guī)律,可以改變焦點位置和波束指向,形成在一定空間范圍內(nèi)的掃描聚焦。 圖2 相控陣成像檢測關(guān)鍵技術(shù)。2. 6 超聲顯微鏡超聲顯微鏡是利用聲波對物體內(nèi)力學特性進行高分辨率成像研究的系統(tǒng)和技術(shù),是20 世紀80 年代研制成功的重要的三維顯微觀察設(shè)備,它集現(xiàn)代微波聲學、信號檢測

6、和計算機圖像科學技術(shù)于一體,是一種典型的高科技產(chǎn)物。它可以對不透明材料內(nèi)部層層遞進行顯微觀察,直至表面以下幾毫米甚至幾十毫米的深度,可以獲得豐富的信息:其次是對生物組織可以進行活體檢查,可實現(xiàn)生物學家們長期盼望的活檢。2. 7 合成孔徑聚焦成像( SAFT 合成孔徑聚焦( Sy nthet IC Aperture Fo cusingTechnique,SAFT 超聲成像是20 世紀70 年代發(fā)展起來的一種比較有潛力的成像方法,它以點源探頭在被測物體的表面上掃描,接收來自物體內(nèi)部各點的散射聲信號并加以存儲,然后對不同接收位置上探頭接收的聲信號引入適當?shù)难舆t并進行疊加,以獲得被成像點的逐點聚焦聲學

7、像。在超聲檢測中,常用聚焦探頭來提高檢測的分辨率。在焦點上超聲波的束徑b 與聲波波長、焦距F 及探頭尺寸D 之間有: b = 1. 03F / D,頻率越高,探頭的孔徑越大,檢測的分辨率就越高。合成孔徑聚焦技術(shù)就是用信號處理的方法使小孔徑的換能器陣列具有大孔徑陣的指向特性的功能,實現(xiàn)高分辨率成像。當一個超聲收、發(fā)的探頭沿直線移動,每隔距離d 發(fā)射一個聲波,同時接收來自物體各點的散射信號并加以儲存。根據(jù)各成像點的空間位置,對接收到的信號作適當?shù)穆晻r延或相位延遲后再合成得到被成像物體的逐點聚焦成像,這就是合成孔徑聚焦成像技術(shù)。SA FT 成像的分辨率高,能在近場區(qū)工作,并能實現(xiàn)三維成像。2. 8 衍射時差法( TOFD 超聲成像技術(shù)TOFD( T ime Of Flig ht Diff ract i ON 檢測技術(shù)通常采用一發(fā)一收并且角度相同的雙探頭模式,利用缺陷尖端的衍射波信號探測和測量缺陷尺寸。檢測過程中,激發(fā)探頭產(chǎn)生的寬角度縱波基本可覆蓋整個檢測區(qū)域 7 。 網(wǎng)站地圖關(guān)于我們加入收藏夾 郵購幫助聯(lián)系我們 版權(quán)聲明 copyright