超聲無(wú)損檢測(cè)成像技術(shù)

1、繁體你好,游客登錄注冊(cè)發(fā)布 2. 2 超聲波顯像聲波是力學(xué)波,它會(huì)改變傳播介質(zhì)中的一些力學(xué)參數(shù),比如質(zhì)點(diǎn)位置、質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度、介質(zhì)密度、介質(zhì)中應(yīng)變、應(yīng)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(jiàn)。 1937 年,Pohlman 制成第一臺(tái)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(dǎo)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(yīng)力,在各向同性固體中,應(yīng)力產(chǎn)生光的雙折射效應(yīng),光通過(guò)應(yīng)力區(qū)后,偏振將發(fā)生變化。80 年代,我國(guó)著名聲學(xué)專家應(yīng)崇福和他領(lǐng)導(dǎo)的小組用動(dòng)態(tài)光彈法系統(tǒng)研究了固體中的超聲散射,把這個(gè)方法的價(jià)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(jiàn)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(dòng)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(guó)際上已屬罕見(jiàn)。2. 3 超聲全息超聲全息是利用干涉原理來(lái)記錄被觀察物體聲場(chǎng)全部信息,并實(shí)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(hào)與探測(cè)器的輸出電信號(hào)相加,用疊加信號(hào)的幅度去調(diào)制熒光屏光點(diǎn)的亮度,在熒光屏上形成全息圖。將全息圖拍攝下來(lái),再用激光照射全息圖,獲得重建像。另一類是計(jì)算機(jī)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(duì)的關(guān)系,直接由計(jì)算機(jī)計(jì)算而實(shí)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(shí)間位置曲線法,原理如圖1 所示。一個(gè)自發(fā)自收的超聲換能器在試樣表面按照一定規(guī)則進(jìn)行移動(dòng)掃描,如果A 點(diǎn)是試樣內(nèi)的缺陷,那么在位置1 處接收到的回波信號(hào)中,在的傳播時(shí)間處有一個(gè)回波小峰。同樣,在位置2 接收的回波信號(hào)中,在傳播時(shí)間處也會(huì)出現(xiàn)一個(gè)小峰。由于這個(gè)缺陷是確定的,因此在以后的各檢測(cè)位置上,在聲時(shí)位置曲線對(duì)的傳播時(shí)間上都會(huì)出現(xiàn)A 點(diǎn)的反射回波。同樣,由于檢測(cè)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(huì)隨位置的變換而有規(guī)律的變化。而噪聲則不會(huì)在出現(xiàn)的時(shí)間與幅度上隨檢測(cè)位置而有規(guī)律的變化。利用傳播時(shí)間位置及幅度位置曲線,就可以從回波信號(hào)中識(shí)別來(lái)自缺陷的回波信號(hào),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(lái)源于雷達(dá)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(jì)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(jì)80 年代中期,壓電復(fù)合材料的研制成功,為復(fù)合型相控陣探頭的制作開(kāi)創(chuàng)新途徑。壓電復(fù)合技術(shù)、微型機(jī)制、微電子技術(shù)、及計(jì)算機(jī)功率的最新發(fā)展,對(duì)相控陣技術(shù)的完善和精細(xì)化都有卓著貢獻(xiàn)。 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(yīng)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(dú)立進(jìn)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(gè)陣元按照一定延時(shí)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(diǎn)和指向性 6 ,如圖2 所示。改變各陣元激發(fā)的延時(shí)規(guī)律,可以改變焦點(diǎn)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(cè)關(guān)鍵技術(shù)。2. 6 超聲顯微鏡超聲顯微鏡是利用聲波對(duì)物體內(nèi)力學(xué)特性進(jìn)行高分辨率成像研究的系統(tǒng)和技術(shù),是20 世紀(jì)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(xué)、信號(hào)檢測(cè)

6、和計(jì)算機(jī)圖像科學(xué)技術(shù)于一體,是一種典型的高科技產(chǎn)物。它可以對(duì)不透明材料內(nèi)部層層遞進(jìn)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(duì)生物組織可以進(jìn)行活體檢查,可實(shí)現(xiàn)生物學(xué)家們長(zhǎng)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(jì)70 年代發(fā)展起來(lái)的一種比較有潛力的成像方法,它以點(diǎn)源探頭在被測(cè)物體的表面上掃描,接收來(lái)自物體內(nèi)部各點(diǎn)的散射聲信號(hào)并加以存儲(chǔ),然后對(duì)不同接收位置上探頭接收的聲信號(hào)引入適當(dāng)?shù)难舆t并進(jìn)行疊加,以獲得被成像點(diǎn)的逐點(diǎn)聚焦聲學(xué)

7、像。在超聲檢測(cè)中,常用聚焦探頭來(lái)提高檢測(cè)的分辨率。在焦點(diǎn)上超聲波的束徑b 與聲波波長(zhǎng)、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(cè)的分辨率就越高。合成孔徑聚焦技術(shù)就是用信號(hào)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(shí)現(xiàn)高分辨率成像。當(dāng)一個(gè)超聲收、發(fā)的探頭沿直線移動(dòng),每隔距離d 發(fā)射一個(gè)聲波,同時(shí)接收來(lái)自物體各點(diǎn)的散射信號(hào)并加以儲(chǔ)存。根據(jù)各成像點(diǎn)的空間位置,對(duì)接收到的信號(hào)作適當(dāng)?shù)穆晻r(shí)延或相位延遲后再合成得到被成像物體的逐點(diǎn)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(chǎng)區(qū)工作,并能實(shí)現(xiàn)三維成像。2. 8 衍射時(shí)差法( TOFD 超聲成像技術(shù)TOFD( T ime Of Flig ht Diff ract i ON 檢測(cè)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(hào)探測(cè)和測(cè)量缺陷尺寸。檢測(cè)過(guò)程中,激發(fā)探頭產(chǎn)生的寬角度縱波基本可覆蓋整個(gè)檢測(cè)區(qū)域 7 。 網(wǎng)站地圖關(guān)于我們加入收藏夾 郵購(gòu)幫助聯(lián)系我們 版權(quán)聲明 copyright