相控阵声束的聚焦受换能器频率、孔径、阵元尺寸、焦距以及扫查角度等诸多参数的影响,且各参数之间具有复杂的相互关联和制约关系。本文基于相控阵超声声束形成及聚焦原理,采用60阵元线型阵列换能器,通过实验方式研究了声束聚焦对成像质量的影响。在焦距为5mm-80mm和换能器孔径为5mm-30mm的范围内,分别测定了两参数匹配方式不同时,DB-H1标准试块上3横通孔的A扫描回波幅度。通过分析二者的最佳匹配方式证明了参数优化的必要性,研究结果对相控阵超声检测的工程应用具有重要参考价值。

相控阵超声检测中,相关法时间延迟估计是实现自适应聚焦的关键技术之一.为了消除噪声、模板窗口大小和缺陷特征等因素对相关法时间延迟估计的影响,结合检测超声回波信号的特点,提出了基于小波变换的相关法时间延迟估计方法.理论仿真和实验均证明该方法能有效抑制上述因素的影响,提高时间延迟估计精度.仿真计算表明 在可信度为0.95的情况下,信噪比提高了3.2 dB, 最小窗口大小从无穷大变成了3倍于探头中心频率对应周期,模板有效范围扩展了60%.

为高效准确地完成进动式锥摆线齿轮裂纹定量分析,提出一种基于相控阵超声的齿轮裂纹检测方法。创建相控阵超声检测系统,在该系统内,利用高压脉冲生成、通道选择、回波信号处理等模块采集完整齿轮结构信息;并通过小波变换拆解超声时域信号,运用压缩传感法重构信号;使用经验模态分解法将信号分解成若干本征模函数,通过三次样条插值信号极值点,获取极值点构成的上、下包络线,将初始信号与包络线均值的差拟作单调函数,保留信号高频分量并输出分解后的超声信号,实现齿轮裂纹损伤位置检测。仿真结果证明:所提方法可有效提取超声信号中的时域与频域特征信息,裂纹检测精度高、效率快,鲁棒性强。