超声相控阵全聚焦成像技术在倾斜裂纹定量分析中的应用

"这篇论文探讨了超声相控阵全聚焦成像技术在倾斜裂纹定量模拟中的应用，旨在提高倾斜裂纹长度和角度测量的精度。作者包括潘峥、张邦杰、汪洪量、朱国胜和郭涛，来自国营芜湖机械厂。研究指出，传统的超声B扫描成像技术在测量倾斜裂纹时，由于单侧接收信号，会导致回波时间差随裂纹倾角变化，从而产生定量误差。为解决这一问题，他们提出了一种基于全阵列信号采集（FMC）和全聚焦（TFM）成像算法的新型方法。此技术能够从多个角度获取更丰富的缺陷特征信息，并能准确显示裂纹两端的实际位置，以直观且精确地测定裂纹长度和倾角。通过25mm厚碳钢中的模拟实验，验证了TFM成像技术在不同倾斜角度裂纹定量上的优势，证实其优于传统的B扫描成像技术。" 本文主要讨论的是超声相控阵全聚焦成像技术在检测倾斜裂纹时的改进和应用。超声相控阵技术是一种先进的无损检测方法，它利用多个阵元同时发射和接收超声波，通过控制每个阵元的发射时间和相位，实现对检测区域的精确聚焦，从而获得高分辨率的图像。在传统超声B扫描成像中，由于只能从一个方向接收信号，对于倾斜裂纹的测量存在较大误差，尤其是在确定裂纹长度时，由于裂纹倾斜角度的变化，上下端回波时间差会有所不同。 为了改善这种情况，研究者提出了全阵列信号采集（FMC）与全聚焦成像（TFM）相结合的方法。FMC技术允许从各个角度获取缺陷的全面信息，而不是依赖单一的发射-接收路径。而TFM算法则可以对成像区域的每个点进行虚拟聚焦，生成高清晰度的图像，使得裂纹的上下端点能够更准确地被定位，从而提高对裂纹长度和倾角的测量精度。 实验部分，研究者在25毫米厚的碳钢中模拟了不同角度（-75°到0°）的底面开口倾斜裂纹，并进行了TFM成像和定量数值模拟。实验结果显示，TFM成像技术在倾斜裂纹的定量精度上明显优于传统的B扫描成像技术，证实了这种方法的有效性。 关键词涉及到超声检测、倾斜裂纹的定量分析、全阵列信号采集、全聚焦成像以及相控阵技术，这些都反映了研究的核心内容。通过这项工作，我们可以理解到如何利用先进的超声检测技术来提高倾斜裂纹的测量准确性，这对于工业检测、材料评估以及结构完整性检查等领域具有重要的实际应用价值。