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原文传递 一种快速相控阵超声全聚焦成像技术
专利名称: 一种快速相控阵超声全聚焦成像技术
摘要: 本发明公开了一种快速相控阵超声全聚焦成像技术。将已采集到的全矩阵数据A×NRX×NTX拆分为N个二维子矩阵数据An×NRX,利用基于二维正/逆傅里叶变换的算法,对各子矩阵数据进行虚拟聚焦,通过循环运算获得1~N号子矩阵二维聚焦图像,最后将所有子矩阵二维聚焦图像进行图像融合,获得全聚焦图像。本发明有望解决现有相控阵超声波探伤仪难以实时全聚焦成像的问题,快速、有效地实现了材料内部缺陷的高精度定量、定位、定性,具有良好的推广及应用前景。
专利类型: 发明专利
国家地区组织代码: 江西;36
申请人: 南昌航空大学
发明人: 陈尧;卢超
专利状态: 有效
发布日期: 2019-01-01T00:00:00+0800
申请号: CN201810407602.7
公开号: CN108693253A
代理机构: 南昌市平凡知识产权代理事务所 36122
代理人: 张文杰
分类号: G01N29/06(2006.01)I;G;G01;G01N;G01N29;G01N29/06
申请人地址: 330063 江西省南昌市丰和南大道696号
主权项: 1.一种快速相控阵超声全聚焦成像技术,其特征在于,包括如下步骤:1)将已采集到的全矩阵数据A×NRX×NTX拆分为N个二维子矩阵数据An×NRX,用以表示单阵元n发出,被1~N阵元号全部阵元接收的N个信号;在所述全矩阵数据A×NRX×NTX中,A为缺陷的超声检测信号,NRX为接收阵元RX的序号,NTX为发射阵元TX的序号;在所述子矩阵数据An×NRX中,行序表示水平坐标x上信号幅值的变化,即信号随接收阵元位置的变化,列序表示垂直坐标z上信号幅值的变化,即信号随接收采样点的变化;2)利用基于二维正/逆傅里叶变换的算法,对各子矩阵数据进行虚拟聚焦,具体实施方法如下:2.1分别对各子矩阵数据进行二维傅里叶变换,将所述子矩阵数据由时域空间矩阵D(t,x)转换为频域空间矩阵D(ω,kx);在矩阵D(t,x)中,t为信号沿垂直坐标z上的传播时间,x为水平方向x上的信号幅值变化;在矩阵D(ω,kx)中,ω为相位沿垂直方向z上的变化率,ω与t之间满足关系式ω=2πt;kx为频域空间中水平方向x上的波数矢量,由于声波未沿x方向传播,因此kx=x(1、2…n…N);2.2通过已知量ω和kx计算垂直方向z上的波数矢量kZ,得到频域矩阵D(kZ,kx),所述波数矢量KZ表达式如下:式中,kZ为聚焦前z方向上的波数矢量,c为被检材料的纵波声速;2.3利用波数矢量kZ构建频谱外推矩阵F(kz,kx),表达式如下:式中,ei为复数表达式,△z为垂直坐标z上的相邻信号采样点之间的间隔,由采样频率Fs、纵波声速c算出,满足如下关系式:Δz=c/Fs    (3)2.4通过频谱外推因子F(kz,kx)对D(kZ,kx)进行加权得到D(kz,kx),实现声束在频域空间中的聚焦,其表达式写作:D(kz,kx)=D(kZ,kx)·F(kz,kx)    (4)2.5利用二维逆离散傅里叶变换,将聚焦频域空间矩阵D(kz,kx)表达为聚焦时域空间矩阵D(z,x),网格化后,获得子矩阵聚焦图像ID(x,z);3)按照步骤2),通过循环运算获得1~N号子矩阵二维聚焦图像,最后将所有子矩阵二维聚焦图像进行图像融合,获得全聚焦图像。
所属类别: 发明专利
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