背向散射超声动态散斑场统计特性及空间传播规律研究

Along with the nondestructive testing in medicine and industry widely used, seeking effective and reliable ultrasonic detection method has become an important research topic of acoustic discipline.The ultrasonic speckle testing method is a new method based on the development of ultrasonic testing.The ultrasonic dynamic speckle field back-scattered from interface in space will be research in this subsject, in hopes that reveals the ultrasonic dynamic speckle field statistical property and space propagation rule. The team will study ultrasonic dynamic speckle field amplitude statistical characteristics, intensity distribution and phase distribution in different scattering interface and interface different motion mode, as well as research speckle field amplitude, strength, phase in the space propagation law in different propagation medium, with different viewing distance. The team design the real-time data acquisition system of ultrasonic dynamic speckle field,and will research on statistical characteristics and space propagation law of the ultrasonic dynamic speckle field back-scattered from interface inspace,by the means of the theoretical analysis, numerical simulation and experimental method,and analyze different scattering medium and propagation medium, different ultrasonic incident Angle and different observation distance influences on the ultrasonic dynamic speckle field，establish ultrasonic dynamic speckle physical model, expect to provide theoretical basis for ultrasonic speckle interferometry and correlation method。

随着无损检测在医学和工业建设中广泛应用，寻求有效可靠的超声检测方法已成为声学学科的重要研究课题。超声散斑干涉法和相关法是在超声检测方面新发展起来的新方法。本课题对界面背向散射超声波在空间产生的动态散斑场进行研究，以期望揭示出超声动态散斑场的统计特性和空间传播规律。本课题将研究不同散射界面和界面不同运动方式下产生的动态散斑场振幅的统计特性，强度的分布特征和相位的分布情况，同时研究在不同传播介质，不同观察距离，超声动态散斑场的振幅、强度、相位在空间的传播规律。并且设计超声动态散斑场实时数据采集系统，拟采用理论分析、数值模拟和实验相结合的方法对背向散射超声动态散斑场的统计特性和空间传播规律进行研究，分析不同散射介质和传播介质、不同超声入射角、不同观察距离对超声动态散斑场的影响，建立超声动态散斑的物理模型，期望为超声散斑干涉法和相关法的发展提供理论基础。

为了寻求有效可靠的超声检测方法，本课题以界面背向散射超声波在空间产生的动态散斑场为研究对象，设计了超声动态散斑场实时数据采集系统，采用理论分析、数值模拟和实验相结合的方法对背向散射超声动态散斑场的统计特性和空间传播规律进行研究，并取得了以下研究成果：（1）采用数值分析方法和实验方法分别研究了在弱散射界面和强散射界面下，界面平动时产生的动态散斑场振幅的统计特性，强度的分布特征和相位的分布情况，得到超声动态散斑场锐利分布的特征，并找到了超声散斑场相位奇异点的存在，在奇异点附近相位分布类似旋涡。（2）利用相关原理，跟踪了空间散斑，获得了散斑随界面运动得传播规律，并建立了实验平台验证了散斑的运动规律。（3）采用散斑干涉法，测量了水下铝试件的面内位移和立面位移，并进一步对安装了张拉装置的橡胶板进行了应变测量，并得到了可靠的数据，说明采用超声散斑干涉法测量位移与应变是可行的。（4）对超声散斑测量法的误差进行了分析，误差主要来源于电子百分表和电控步进电机的系统误差，其次是实验过程中外界噪声影响了输入输出的仪器读数。同时项目组还在超声散斑干涉法测量振动、测量物面形貌、测量构件内部缺陷方面也做了部分研究，还有待于整理和分析，通过本项目的研究为超声散斑测量方法提供了新的思路和理念，此方法是具有前景的测量方法。