Page 65 - 《应用声学》2023年第6期

第 42 卷 第 6 期 姜柏涛等： 奥氏体不锈钢焊缝中的声学仿真模型与全聚焦成像检测 1175

表明最大步进距离过小，每一步计算中未能考虑足 距 d = 0.2 mm、最大步进距离 n = 5d 进行随机节
够的相邻节点，导致计算出现偏差。n = 5d、n = 8d 点分布。基于 Dijkstra 算法，首先计算以各阵元为
和 n = 15d 时的计算路径大致重合，表明此时最大 起点、缺陷区域各离散点为终点的声传播时间，组
步进距离已满足精度要求。综合以上结果，采用 合得到全部32阵元的各个发射 -接收对到每个离散
d = 0.2 mm，n = 5d对声传播路径进行计算。 点的传播时间。根据各向异性下的 TFM 成像原理
(2.4 节)，使用计算得到的各发射 -接收阵元对在各
3 实验采集回波数据的修正
向异性情况下的传播时间，替换原始全矩阵回波数
据的对应采样值，从而对成像结果进行修正，修正后
使用实验室超声相控阵系统 (图 7) 进行实验检
的成像结果如图 11所示，缺陷的实际位置在图中由
测并采集回波数据，焊缝试块(图8)的规格与图2相
黑圈标出。
一致。

5
10
15
20
25

30
35
40
-20 -10 0 10 20
mm
图 9 原始成像结果
图 7 实验室超声相控阵系统
Fig. 9 The original imaging result
Fig. 7 Ultrasonic phased array system
T 
10
⊲
15 ⊲
⊲
20
⊲
z/mm 25 ⊲
⊲
⊲
30
⊲
图 8 焊缝试块实物图 35 ⊲
Fig. 8 The weld test block ⊲
40
检测使用 32 阵元探头，探头中心频率 5 MHz， -15 -10 -5 0 5 10 15
x/mm
阵元宽度 0.5 mm，阵元中心间距0.6 mm，使用单发
图 10 处理后的原始成像结果
全收模式，接收并存储基于全矩阵捕捉(Full matrix
Fig. 10 The original imaging result after processing
capture, FMC) 的回波数据。基于实验设备的原始
成像结果如图 9 所示。为方便与下文修正后结果的 对比图10和图11，(0, 25 mm)和(0, 35 mm)附
比较，将图 9 的原始成像结果使用计算机进行后处 近的缺陷分布范围和定位误差均减小，纵向中心和
理，结果如图 10 所示，缺陷的实际位置在图中由黑 横向中心与仪器采集时记录的实际缺陷位置一致，
圈标出。 修正效果较好。(0, 15 mm) 处缺陷的分辨率较低，

选定计算范围为缺陷大致所在区域(−5 mm < 无法看出明显的修正效果，可能与所在位置与声束
x < 5 mm，10 mm < z < 40 mm)，按照平均节点间 主轴夹角过大、未能采集到清晰图像等因素有关。