超声导波层析成像：铝板缺陷的高精度检测方法

本文档主要探讨的是板内减薄缺陷的超声导波层析成像方法，针对铝制板材的检测问题。随着工业安全要求的提升，无损检测技术的重要性日益凸显，特别是在金属板材的质量控制中。超声导波检测因其低成本、无害性以及大范围检测能力而受到青睐，尤其是在板类缺陷检测方面具有显著的应用价值。 现有的超声导波检测技术，如Lamb波层析成像，已被广泛应用于实际工程中，但往往局限于缺陷的初步判定，缺乏精确的定位和轮廓识别。文献[5-7]和[8]深入研究了Lamb波层析成像的理论和实验验证，张海燕等人通过理论分析和计算机仿真展示了如何重构缺陷图像。何存富等人的研究则侧重于铝梁中的分层缺陷的定量检测，使用有限元仿真与实验相结合的方法，提高了检测精度。 然而，传统的基于射线追踪的矩阵反演方法虽然成熟，但存在信号信息不全面和计算量大的缺点。为了更有效地利用超声导波散射场中的丰富信息，包括速度、走时和信号衰减，本文提出了一种新的成像算法，以反投影法为基础。这种方法利用电磁超声换能器阵列获取的散射场数据，通过对数据进行特殊处理，能够重构出被测物体内部的物理参数，进而实现缺陷的精确检测。 论文的核心是铝板缺陷的重构成像算法，该算法借鉴了X射线扇形束反投影成像理论中的傅里叶中心切片定理和朗伯-比尔定律，将超声导波的传播视为直线。通过等角扇束几何模型，使用较少的传感器阵列收集数据，通过逐次改变激励源和接收探测器的角度，完成了对铝板的全面扫描，生成可用于图像重建的投影数据。这种方法的优点在于成像速度快，适合于大规模的工程应用，能有效提高缺陷检测的精确性和效率。 总结来说，本文的研究旨在改进超声导波层析成像技术，以解决铝板检测中的精度问题，通过优化的算法和数据处理方法，提升缺陷检测的可靠性，为确保金属板材的安全提供了有力的技术支持。