一种非均匀介质超声相控阵全矩阵成像方法技术

本发明专利技术提供一种非均匀介质超声相控阵全矩阵成像方法，先对声速在深度和水平方向均存在变化的非均匀介质的成像区域进行离散化处理成多层结构，再采用两步相位偏移，分别对每个振元激发所产生的表面波场依次外推，进而得到每一层波场，后应用成像条件得到每个振元对应的每一层的成像结果，最后将所有的成像结果进行叠加得到非均匀介质的成像结果。其中，采用相移算子和补偿算子依次对声速在深度和水平方向上的变化对波场造成的影响进行补偿，有效提高了推算出的波场的准确性。本发明专利技术的成像方法，不仅将高成像效率的相位偏移成功应用于非均匀介质中，且成像结果质量高。且成像结果质量高。且成像结果质量高。

【技术实现步骤摘要】
一种非均匀介质超声相控阵全矩阵成像方法


[0001]本专利技术属于检测方法
，具体涉及一种非均匀介质超声相控阵全矩阵成像方法。

技术介绍

[0002]曲面部件在制造、汽车、能源和航空航天等各个行业中都很常见。其中轴和凸轮轴是驱动系统中的核心部件。然而，复杂的制造工艺和恶劣的使用环境使部件容易出现孔洞和裂纹缺陷，极大地降低了部件的机械性能，甚至将导致意外失效和严重事故。因此，对曲面部件中的缺陷进行高效、准确的无损检测(NDT)对于确保其在使用中的安全性和可靠性至关重要。超声相控阵由于其便携性、可靠性和高精度，在工业无损检测中获得了突出地位。传统的超声相控阵技术通过控制发射振元的时间延迟来产生相干超声波束。然而，这种数据模态中的有限信息导致目标对象的图像对比度低，这严重阻碍了其在曲面组件中的应用。全矩阵捕获(FMC)规避了这种缺陷，它捕获了每对发射和接收振元的完整时域信号。FMC数据集包含更多信息，并显示出解决各种问题的巨大潜力。
[0003]柔性相控阵旨在适应曲面组件，但它们价格昂贵且处于起步阶段，因此通过水浸的非接触方式被更广泛地本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非均匀介质超声相控阵全矩阵成像方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对非均匀介质的成像区域进行离散化处理，在深度方向上形成多个离散层；(2)选取任一未遍历振元作为当前振元，在全矩阵数据中找出当前振元激发时得到的表面声源波场和表面接收波场；(3)选取任一未遍历离散层作为当前层，对表面声源波场和表面接收波场分别进行外推，得到当前层的声源波场和接收波场，并对当前层进行成像；(4)重复步骤(3)，直至所有离散层遍历完毕，得到当前振元对应的所有离散层的成像结果；(5)重复步骤(2)～(4)，直至所有振元遍历完毕，得到所有振元对应的成像结果；(6)将步骤(5)中得到的所有振元对应的成像结果进行叠加，得到所述非均匀介质的成像结果。2.根据权利要求1所述的非均匀介质超声相控阵全矩阵成像方法，其特征在于，步骤(3)中，以表面声源波场和表面接收波场为第一层的声源波场和接收波场，按照从上到下的顺序遍历所有离散层，通过对上一层的声源波场和接收波场分别进行外推，得到当前层的声源波场和接收波场。3.根据权利要求2所述的非均匀介质超声相控阵全矩阵成像方法，其特征在于，对上一层的接收波场P(x，z
n
‑1，ω)进行外推得到当前层的接收波场P(x，z
n
，ω)的计算公式为：其中，定义为水平方向的补偿算子；n∈[2，N]，N表示离散层的层数；z
n
‑1表示第n
‑
1层的深度；i表示虚数单位；ω表示频率；Δs(x，z
n
‑1)表示深度为z
n
‑1时水平面上所有的慢度变化；Δz表示深度方向上的离散化步长；P
′
(x，z
n
，ω)由P
′
(k
x
...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵朋，纪凯鹏，卓超杰，焦晓龙，傅建中，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：