多路径下的联合模式相控阵定量成像算法研究

Along with the increasing requirements for quantitative accuracy of ultrasonic nondestructive evaluation，the conventional ultrasonic quantitative methods can not meet the growing demand. The model-based quantitative phased array imaging algorithm is a booming imaging method in recent years. Compared with other quantitative methods，it is provided with a very unique advantage that its image intensity can directly characterize the defect in the shape, the size and so on. That is to say, the displayed image contains the most direct quantitative information. But the displayed position and shape of the backlit part of the flaw is inaccurate in the quantitative image obtained by the algorithm. In combination with the practical situation of quantitative detection of plate-like workpiece, a new combined quantitative imaging algorithm will be studied. Given that the voltage signal received by the array from different paths carries important information corresponding to different parts of the defect, we intends to adopt echoes from different paths to construct the combined quantitative image in order to obtain a more informative and more accurate quantitative result. This research will improve and optimize the newborn quantitative imaging algorithm and enhance the usefulness of the imaging algorithm greatly.

当代社会对于超声波定量无损检测的准确性要求日益提高，现有的传统的超声定量方法已不能满足日益增长的定量需求。基于建模的超声相控阵定量成像是一种新兴的超声缺陷定量方法。相对于其他定量方法，该方法具备一个非常独特的优势：其图像强度可以直接表征缺陷本身的形状、大小等特性，在显示的图像中包含了最直接的定量信息。但是现有的定量成像算法依然存在缺陷 “背光”面的位置和形状显示不准确的问题。本项目结合板状工件定量检测的实际情况，研究一种新的联合定量成像算法。考虑到经不同路径返回的散射回波信号携带了缺陷不同部位的重要信息，本研究拟采用不同路径的散射回波信号联合进行定量成像，以获得信息更加丰富、更加准确的定量显示结果。本研究对于推动这一新型定量成像算法的优化和完善、提高该算法的实用性具有重要意义。

超声波无损检测主要用于检测关键结构件中的缺陷或不连续处，并对发现的缺陷进行定征定量，从而对原材料、半成品、成品或产品结构件提供实时的质量监控，不仅可以有效避免重大伤亡事故的发生，同时减少资源或能源的浪费，降低成本，提高生产效率。当代社会对于超声波定量无损检测的准确性要求日益提高，现有的传统的超声定量方法已不能满足日益增长的定量需求。基于建模的超声相控阵定量成像是一种新兴的超声缺陷定量方法。本项目结合板状工件定量检测的实际情况，研究了一种新的联合模式定量成像方法。根据不同路径的散射回波信号携带了缺陷不同部位的重要信息这一原理，利用三种不同路径（direct、half-skip、full-skip）的散射回波信号联合进行定量成像，最终获得信息更加丰富、更加准确的缺陷定量结果。结果表明，这一新型联合定量成像方法可以有效提高大缺陷以及缺陷族群的定量精度。本项目所研究的定量成像方法，建模过程涉及多个交叉学科，却代表了工业超声定量无损检测发展的新方向和新趋势，具有非常重要的科学研究价值。该研究将会进一步推动新型定量成像算法的优化和完善，同时对定量成像算法的实用性的研究具有指导作用，最终加快将这一定量方法应用于实践的步伐。