Page 91 - 《应用声学》2020年第4期

第 39 卷 第 4 期 张琪等： 轴类超声检测的波束扩散成像 577

本实验采用 MATLAB 对处理后的数据进行成 具体值，如表 1 所示。同时重构出检测数据的为彩
像显示，一部分实现信号波形显示，绘制时域信号转 色图像，如图 12 所示，标红代表能够在该深度检测
换为声程深度信号的波形；另一部分实现层析信号 到缺陷的检测点位置，黄色区域内为缺陷所在位置。
重构，可以根据输入的深度，重构内部信号，呈现此
经过常规算法和叠加算法的成像结果对比可以看
深度横截面的伪彩色信号图片，可以直观地看到能
出，常规算法处理后的数据，缺陷处成像亮度较弱，
够检测到缺陷信号的位置和范围。
不易发现，经过扩散区域的幅值叠加运算后，缺陷处
本文分别使用了数据处理常规算法和叠加算
成像亮度明显高于常规算法成像，可以清晰准确地
法，并通过层析的方法来重构每个横截面内部
呈现出能够检测到缺陷的检测点位置。采用叠加算
信号的图像。本实验依照深度值一一检索成像，
在 390 mm 处发现缺陷信号，计算了 3 种实验频 法前后的图像对比得出，幅值叠加运算能够更好地
率下，超声波在 390 mm 处的声波发射返回声程 突显缺陷信号，经验证，此方法适用于对大型轴类微
(p 1 , p 2 , p 3 , p 4 ) 以及对应的走时时间 (t 1 , t 2 , t 3 , t 4 ) 的 小缺陷的信号处理。

表 1 390 mm 处往返声程和走时时间
Table 1 Round trip sound path and travel time at 390 mm

原始幅值/mm 叠加幅值/µs
频率/MHz
p 1 p 2 p 3 p 4 t 1 t 2 t 3 t 4
2.5 780 782.077 782.695 783.389 132.203 132.555 132.660 132.777
5 780 782.023 782.207 782.575 132.203 132.546 132.577 132.639
10 780 782.023 782.207 782.575 132.203 132.546 132.577 132.639

ࣨϙ/V ࣨϙ/V ࣨϙ/V
3.0 15.0 0.1300
2.7 13.5 0.1194
2.4 12.0 0.1088
2.1 11.5 0.0982
1.8 9.0 0.0876
1.5 7.5 0.0770
1.2 6.0 0.0664
0.9 4.5 0.0558
0.6 3.0 0.0452
0.3 1.5 0.0346
0 0 0.0240
(a) 2.5MHz࣢᜻ካข஝૶ੇϸ (b) 2.5 MHzԯҫካขੇϸ (c) 5 MHz࣢᜻ካข஝૶ੇϸ
ࣨϙ/V ࣨϙ/V ࣨϙ/V
1.30 0.0450 0.450
1.23 0.0422 0.426
1.16 0.0394 0.402
1.09
0.0366 0.378
1.02
0.0338 0.354
0.85
0.0310 0.330
0.95
0.0282 0.306
0.88
0.0254 0.282
0.81
0.0226 0.258
0.74
0.0198 0.234
0.67
0.60 0.0170 0.210
(d) 5 MHzԯҫካขੇϸ (e) 10 MHz࣢᜻ካข஝૶ੇϸ (f) 10 MHzԯҫካขੇϸ
图 12 390 mm 处缺陷处成像结果对比
Fig. 12 Comparison of imaging results at 390 mm defect