基于全模式全聚焦方法的裂纹超声成像定量检测
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TB553 TH142

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国家重点研发项目(2019YFA0709003)、国家自然科学基金项目(51905079)、辽宁省“兴辽英才计划”项目(XLYC1902082)、大连市科技创新基金项目(2020JJ26GX041)、中央高校基本科研项目(DUT20ZD204)资助


Quantitative crack detection by ultrasonic imaging with the full-mode total focusing method
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    摘要:

    利用超声成像方法对关注区域成像,对获取缺陷形状、尺度和取向等特征具有重要意义。 考虑了 21 种不同声束路径的 模式波,复合叠加各重建点能量最强信号,提出全模式全聚焦方法(FTFM)。 利用一组探头楔块,通过一次信号采集实现未知裂 纹的轮廓重建与定量检测。 针对厚度 40 mm 碳钢中长度 4 mm,中心深度 25 mm,取向角度分别为 0°、±20°、±50°和±80°的裂 纹,采用 64 阵元、中心频率 5 MHz 线阵探头配合 45°纵波楔块实施全矩阵捕捉(FMC)和 FTFM 成像,仿真和实验均重建了裂纹 完整轮廓,裂纹长度、取向和中心深度定量误差分别不超过 0. 60 mm、2. 39°和 0. 73 mm。 最后,为保证 FTFM 成像质量,检测时 应合理选择相控阵探头参数,并移动探头至最佳位置处采集 FMC 信号。

    Abstract:

    The reconstruction of the region of interest (ROI) by ultrasonic imaging is meaningful to obtain defect features, e. g. , shape, dimension and orientation. In this study, the full-mode total focusing method (FTFM) is proposed by using the strongest response signal among 21 views with different ray paths at each reconstructed point. The profile reconstruction and quantitative detection of unknown cracks are realized by signal acquisition with a set of phased array (PA) probe and wedge. A number of 4 mm length cracks with 25 mm central depth and different angles, e. g. , 0°, ±20°, ±50° and ±80°, are designed in the 40 mm thickness carbon steel specimens. Full matrix capture (FMC) is performed by using 45° wedge and 64-element linear array probe with a central frequency of 5 MHz to obtain FTFM images. The crack profiles are reconstructed intuitively by simulation and practical experiments. Measurement errors of crack length, orientation angle and central depth are no more than 0. 60 mm, 2. 39° and 0. 73 mm, respectively. Finally, appropriate parameters and position for PA probe are beneficial to achieve optimal FTFM image.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

金士杰,刘晨飞,史思琪,廖静瑜,林 莉.基于全模式全聚焦方法的裂纹超声成像定量检测[J].仪器仪表学报,2021,(1):183-190

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  • 在线发布日期: 2023-06-28
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