超聲相控陣全聚焦無(wú)損檢測(cè)技術(shù)概述

趙瑞 高文文

摘要：近年來(lái)，在國(guó)家相關(guān)政策的大力支持下，我國(guó)各種技術(shù)都得到了快速發(fā)展，超聲檢測(cè)技術(shù)便是在此背景下產(chǎn)生，并得以在社會(huì)層面得到廣泛應(yīng)用的一種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。從其特點(diǎn)來(lái)看，具備了分辨率較高、覆蓋范圍廣的特點(diǎn)。就目前應(yīng)用現(xiàn)狀來(lái)看，已經(jīng)在航空航天、高鐵、石油管道等多個(gè)行業(yè)中得到了初步化應(yīng)用。為此，本篇文章主要從超聲相控陣全聚焦無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的角度出發(fā)，對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

關(guān)鍵詞：超聲相控陣;全聚焦無(wú)損檢測(cè)技術(shù);應(yīng)用分析

引言：

從現(xiàn)代無(wú)損檢測(cè)工作內(nèi)容來(lái)看，其著重強(qiáng)調(diào)了對(duì)一些結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的工件表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)性質(zhì)方面的檢測(cè)和測(cè)試。其中，超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)更是憑借其靈敏度較高、成本低、周期短等優(yōu)勢(shì)，被應(yīng)用到了現(xiàn)代無(wú)損檢測(cè)工作中。有效借助于超聲相控陣技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)ζ錂z測(cè)位置進(jìn)行精確化定位，從而方便了各種檢測(cè)工作的順利開(kāi)展。由此可見(jiàn)：研究超聲相控陣全聚焦無(wú)損檢測(cè)技術(shù)具有積極的社會(huì)意義，希望本篇文章的發(fā)表能夠?qū)ο嚓P(guān)工作人員產(chǎn)生一定啟示，推動(dòng)該技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

一、缺陷散射對(duì)全聚焦成像算法的影響

在利用全聚焦方法開(kāi)展高分辨率成像工作時(shí)，需要充分考慮到缺陷散射在此過(guò)程中所產(chǎn)生的積極作用。具體來(lái)看，如果能夠有效利用這些缺陷散射能量的積極作用，能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)化定位。因此，從這方面特點(diǎn)來(lái)看，這種全聚焦成像主要是被應(yīng)用在一些正反射區(qū)域內(nèi)部的缺陷散射信息獲取工作中。在傳統(tǒng)相控陣傳感器應(yīng)用過(guò)程中，其只能夠接收到部分散射信息。很難實(shí)現(xiàn)對(duì)散射信息的全面化收集，從而在一定程度上影響了全聚焦成像的精度和準(zhǔn)度。在開(kāi)展后期數(shù)據(jù)分析工作中，不能夠從成像結(jié)果上對(duì)于其中所出現(xiàn)的缺陷性問(wèn)題和尺寸大小等進(jìn)行有效判斷。

一般來(lái)講，如果靠近傳感器位置，將會(huì)產(chǎn)生諸多缺陷性能力。在遠(yuǎn)離傳感器位置的地方，其所形成的缺陷能量相對(duì)較低。在最終成像結(jié)果時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)一定誤差問(wèn)題。根據(jù)相關(guān)調(diào)查和研究可以發(fā)現(xiàn)：超聲換能器在應(yīng)用過(guò)程中，只能夠收集到部分缺陷散射信息，無(wú)法從整體上對(duì)全部缺陷信息進(jìn)行有效把控。相應(yīng)的，在進(jìn)行最終全聚焦成像時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)較為分辨率不高的問(wèn)題。另外，在開(kāi)展裂紋檢測(cè)工作時(shí)，受到缺陷散射的影響，導(dǎo)致傳感器不能夠準(zhǔn)確采集到與聲波夾角相對(duì)較小的散射主能量。為此，若想有效提升全聚焦成像精度，需要在此過(guò)程中盡可能的多獲取缺陷散射，從而為其后期分析和檢測(cè)工作的順利開(kāi)展提供充足保障。從另一方面來(lái)看，這也是缺陷定量定性分析工作未來(lái)的主要發(fā)展方向。

二、基于全聚焦成像的三維成像技術(shù)的運(yùn)用

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的過(guò)程中，工業(yè)領(lǐng)域?qū)Ω鞣N科學(xué)化技術(shù)提出了更高要求，如果僅是采用傳統(tǒng)的二維檢測(cè)圖像已經(jīng)難以滿足社會(huì)發(fā)展的需求。具體來(lái)看，在二維圖像檢測(cè)中，只能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)某一圖像部分界面的檢測(cè)，針對(duì)缺陷深度和空間位置無(wú)法進(jìn)行有效檢測(cè)，從而在后期工作過(guò)程中便會(huì)出現(xiàn)諸多問(wèn)題。為此，相關(guān)專(zhuān)家學(xué)者在進(jìn)行了深層次研究之后，提出了：借助于二維面陣相控陣探頭的積極作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體有效檢測(cè)。在利用該方法時(shí)，因其聚焦方式和偏轉(zhuǎn)方法相對(duì)較為復(fù)雜，并且其中所涉及到的數(shù)據(jù)量較為龐大。因此，便需要有效借助到硬件系統(tǒng)的積極作用，借助其中的超聲相控陣系統(tǒng)完成對(duì)內(nèi)部數(shù)據(jù)有效處理。從其影響來(lái)看，雖然在一定程度上保障了各項(xiàng)檢測(cè)工作的順利開(kāi)展，并且能夠有效提升其最終檢測(cè)效果。但是從另一方面來(lái)看，這種新技術(shù)的使用增加了其投資成本，導(dǎo)致成本過(guò)高的問(wèn)題較為嚴(yán)重。另外，整個(gè)硬件系統(tǒng)較為笨重，并不方便攜帶。因此，這種方法并未在社會(huì)層面得到較為廣泛應(yīng)用。眾多研究者進(jìn)行了再次深入的研究之后，借助于斷層掃描法和超聲相控陣系統(tǒng)成像技術(shù)的積極作用，將二者優(yōu)勢(shì)進(jìn)行融合，實(shí)現(xiàn)超聲三維成像。這種三維掃描成像系統(tǒng)能夠嚴(yán)格按照垂直于切頭的方向完成掃描工作，并且還能夠在切片上進(jìn)行電子化掃查。在獲取了斷層位置上相關(guān)數(shù)據(jù)之后，對(duì)其進(jìn)行疊加性處理，生成最終的三維圖像。并且，其使用效率相對(duì)較高，已經(jīng)成為了未來(lái)發(fā)展的一種方向。

三、超聲相控陣全聚焦無(wú)損檢測(cè)技術(shù)中實(shí)時(shí)成像的優(yōu)勢(shì)

在技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，相控陣全聚焦成像算法需要在接受到相關(guān)信號(hào)之后，才能夠開(kāi)展數(shù)據(jù)和信息處理工作。同時(shí)，如果在此過(guò)程中出現(xiàn)了一些超聲回波，其也能夠在短時(shí)間之內(nèi)對(duì)其進(jìn)行離線分析。相應(yīng)的，這便會(huì)導(dǎo)致其無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)施檢測(cè)和評(píng)價(jià)。在利用該算法進(jìn)行數(shù)據(jù)取樣時(shí)，其中會(huì)涉及到海量數(shù)據(jù)，并且成像網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)眾多，受到硬件處理效率方面的影響，會(huì)出現(xiàn)實(shí)時(shí)成像困難問(wèn)題。由此可見(jiàn)：研究實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)和信息反饋已經(jīng)為了一種社會(huì)性必然趨勢(shì)。近年來(lái)，相關(guān)學(xué)者在認(rèn)識(shí)到這一問(wèn)題之后，著重從硬件角度出發(fā)，加大對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)處理速度的研究。并且將CPU加速、并列計(jì)算等多種方式進(jìn)行有效結(jié)合。同時(shí)，還涉及到了一些新式計(jì)算機(jī)技術(shù)，比如：現(xiàn)場(chǎng)可編程技術(shù)、多線程采集技術(shù)等。從其影響來(lái)看，在技術(shù)深度融合背景下，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了初步化的實(shí)時(shí)成像，對(duì)于工業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。

結(jié)束語(yǔ)：

總體來(lái)看，有效借助于超聲相控陣全聚焦無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，能夠避免在傳統(tǒng)檢測(cè)工作中所出現(xiàn)的各種弊端性問(wèn)題，從而在一定程度上提升了檢測(cè)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，為后期相關(guān)工作的順利開(kāi)展提供了充足保障。但是從另一方面來(lái)看，由于技術(shù)發(fā)展的不夠成熟，在該技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中還存在著行業(yè)較為局限性問(wèn)題。當(dāng)前階段，這種技術(shù)主要集中被應(yīng)用在一些航空航天、石油、核電站等行業(yè)。為此，在今后工作中，相關(guān)工作人員仍需要加強(qiáng)不斷研究，充分發(fā)揮其在時(shí)代發(fā)展變化中所表現(xiàn)出的突出性作用，并且推動(dòng)該技術(shù)面向智能化、全面化、便攜化方向發(fā)展。

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