基于编码激励的超声相控阵后处理成像技术研究

发布时间：2022-02-14 21:08

　　超声相控阵全聚焦成像算法（Total Focusing Method,TFM）具有较高的成像精度和较大的动态范围,是近年来国内外超声成像的研究热点,在工业无损检测领域中具有广阔的发展前景。但TFM成像算法所依托的数据采集方式基于单阵元独立激励,使回波数据容易受衰减影响而导致较低的信噪比和成像质量,令TFM在高声衰减、粗晶粒材料构件以及大噪声环境的实际无损检测的应用中受到局限。本文通过引入编码激励技术实现TFM信噪比提升,并提出Golay码编码激励改进方案,使TFM更适用于无损检测的实际工程应用。主要研究工作如下:根据TFM算法图像重构原理,基于MATLAB编写成像程序并作改进,在仿真和实验两方面实现检测目标图像的重构,达到约半波长的成像精度。通过对不同种类的编码激励技术进行分析,选取Golay码互补序列实现对TFM成像信噪比提升,实现基于Golay码编码激励技术的TFM,并在仿真和实验两个方面进行可行性验证。为避免Golay码编码激励技术需双次激励的缺点,本文从信号处理的角度对Golay码基本原理进行分析,提出对Golay码编码激励技术的改进方法。最后本文提出基于改进Golay码编码激... 

【文章来源】：华东理工大学上海市211工程院校教育部直属院校

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．１超声相控阵换能器结构示意图??Ｆｉｇ．２．１?Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ?ｐｈａｓｅｄ?ａｒｒａｙ?ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ?ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ??

?（ｅ）环形阵?（ｆ）二维矩阵??图２．２超声相控阵换能器??Ｆｉｇ．２．２?Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ?ｐｈａｓｅｄ?ａｒｒａｙ?ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ??一维线阵的阵元沿直线排列，能够实现在平面内的波束偏转和聚焦。目前一维线阵??传感器设计、制造工艺成熟，加工难度小，相应硬件电路比较简单，成本较低，通用性??高，故在工业无损检测领域，主要以一维线性阵列换能器的应用为主。同时一维线阵的??编程及仿真模拟工作都相对容易实施，且接触式耦合以及水浸法和楔块法都比较容易在??一维线阵上实施。本文的仿真与实验中所使用的阵列换能器皆为一维线性阵列换能器。??对于常用平面一维线阵探头的阵元排列及其几何参数见图２．３。该换能器的主动孔??径长度Ａ按式（２－１）计算：??Ａ＝ｎｘｅ＋ｇｘ（ｎ－ｌ）?（２－１）??＾??Ａ??？???ｅ?——??丰??ｗ????＿???????｜????；ｒ＿???＾?■＜？???ｄ?９??图２．３换能器阵元排列及几

编程及仿真模拟工作都相对容易实施，且接触式耦合以及水浸法和楔块法都比较容易在??一维线阵上实施。本文的仿真与实验中所使用的阵列换能器皆为一维线性阵列换能器。??对于常用平面一维线阵探头的阵元排列及其几何参数见图２．３。该换能器的主动孔??径长度Ａ按式（２－１）计算：??Ａ＝ｎｘｅ＋ｇｘ（ｎ－ｌ）?（２－１）??＾??Ａ??？???ｅ?——??丰??ｗ????＿???????｜????；ｒ＿???＾?■＜？???ｄ?９??图２．３换能器阵元排列及几何参数??Ｆｉｇ．２．３?Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ?ａｎｄ?ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｏｆ?ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ?ｅｌｅｍｅｎｔｓ??

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本文编号：3625273