相控陣超聲檢測(cè)技術(shù)因其檢測(cè)面積大、檢測(cè)速度快、檢測(cè)精度高等優(yōu)勢(shì),在無損檢測(cè)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛,但在檢測(cè)過程中,受到聲波衍射效應(yīng)、換能器以及電氣系統(tǒng)電子響應(yīng)、環(huán)境噪聲等因素的影響,造成檢測(cè)圖像分辨率降低,檢測(cè)圖像質(zhì)量下降,為了解決上述問題,本文研究了采用約束二次規(guī)劃提高相控陣超聲圖像分辨率的復(fù)原方法。首先,以空間脈沖響應(yīng)理論為基礎(chǔ),研究了相控陣超聲換能器的聲場(chǎng)特性,對(duì)相控陣線性陣列換能聲場(chǎng)進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn),分析了陣元數(shù)、陣元間距和陣元編轉(zhuǎn)角度對(duì)相控陣超聲換能器聲場(chǎng)的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,采用空間脈沖響應(yīng)理論的聲場(chǎng)計(jì)算方法能夠較好地反映相控陣超聲換能器的聲場(chǎng),通過改變換能器的參數(shù)可以對(duì)聲場(chǎng)進(jìn)行調(diào)控,為下一步研究相控陣超聲圖像復(fù)原方法奠定了基礎(chǔ)。在研究空間脈沖響應(yīng)理論及相控陣超聲聲場(chǎng)特性的基礎(chǔ)上,建立了融合聲波衍射效應(yīng)、換能器及電子系統(tǒng)電子響應(yīng)和環(huán)境噪聲的相控陣超聲成像離散線性模型,在此基礎(chǔ)上,研究了基于貝葉斯估計(jì)理論的最小均方誤差估計(jì)(minimum mean squared error,MMSE)復(fù)原方法,分析了復(fù)原過程中提高收斂性的約束條件,結(jié)合相控陣超聲成像線性離散模型,建立了基于約束二次規(guī)劃優(yōu)化的復(fù)原目標(biāo)函數(shù)和復(fù)原方法。最后,通過仿真和實(shí)驗(yàn)對(duì)所研究的方法進(jìn)行了驗(yàn)證,仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,約束二次規(guī)劃方法和MMSE方法的復(fù)原圖像的分辨率優(yōu)于超聲合成孔徑聚焦(Synthetic Aperture Focusing Technique,SAFT)方法,同時(shí)從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出,約束二次規(guī)劃方法的分辨率改善能力和噪聲抑制能力優(yōu)于MMSE方法。通過Multi2000超聲實(shí)驗(yàn)平臺(tái)采集實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),分別采用SAFT、MMSE和約束二次規(guī)劃方法對(duì)單個(gè)和多個(gè)缺陷實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行成像,從橫向分辨率和峰值信噪比對(duì)成像結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,對(duì)于單個(gè)和多個(gè)缺陷的復(fù)原,約束二次規(guī)劃方法的橫向分辨率小于1.5mm,同時(shí)峰值信噪比較SAFT成像有12.92%~20.12%范圍內(nèi)不同程度的提高,驗(yàn)證了約束二次規(guī)劃方法在復(fù)原相控陣超聲圖像上的有效性和可行性。
【學(xué)位單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O221
【部分圖文】：

了一套相控陣超聲檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)擁有 64 通道采樣能力，能夠很好的檢測(cè)出纖維、奧氏體不銹鋼焊縫等非均勻各向異性材料的缺陷，極大的提高了檢測(cè)速度能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)的三維成像效果。與此同時(shí)，一批國外公司近年來也相繼推出相聲檢測(cè)系統(tǒng)和設(shè)備，如美國通用電氣公司（GE）的 Phasor XS、Phasor 16/16 we本 Olympus 公司的 Omni Scan MX2、Omni Scan MX2，英國 SONATEST 公司的系列，法國 M2M 公司的 Gekko、Multi2000 系列等。（a）GE 公司相控陣超聲探傷儀 （b）Olympus 公司相控陣超聲探傷儀

43]、空間脈沖響應(yīng)模型[44]等，其中，空間脈沖響本章利用空間脈沖響應(yīng)模型計(jì)算矩形換能器聲應(yīng)tepanishen P. R.[45]提出空間脈沖響應(yīng)理論：如圖 性障礙板內(nèi)，障礙板表面各處的法向振動(dòng)幅值和各向同性的均勻介質(zhì)內(nèi)傳播，那么空間內(nèi)某一能器的空間脈沖響應(yīng)(Spatial Impulse Response )t 的一階導(dǎo)數(shù)的卷積，即如式(2-1)所示：( )( , ) ( , )nv tp r t h r tt 密度， h ( r , t )為即觀測(cè)點(diǎn)處的 SIR。

圖 2-2 矩形換能器的區(qū)域劃分, y , z )投影到換能器所在x y平面，并將0)，并且有 x | x |, y | y|，以點(diǎn) A 為第一區(qū)域： a x, y b ；第二區(qū)域：a 第四區(qū)域：0 x a, y b 。元各邊相交弧處的圓心角 便可求得 SID A間的距離為id ，若投影點(diǎn)位于第四區(qū)1 23 4,, d a x d b yd x a d b y
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2874467