[发明专利]线性超声相控阵成像方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及的是一种线性超声相控阵成像方法，具体地说一种A扫到B扫的二维成像方法。

二、技术背景

自20世纪80年代起，超声相控阵检测成像技术以其灵活的波束偏转和聚焦性能越来越引起人们的重视。超声相控阵成像技术是通过控制换能器阵列中各阵元的激励(或接收)脉冲的延迟时间，改变由各阵元发射(或接收)超声波到达(或来自)物体内某点的相位关系，达到波束聚焦和偏转的效果，实现超声成像的技术。

超声B型扫描(简称B扫)是以A扫为基础的一种灰度调制性显示方法。B扫所得到的是由波束传播方向与换能器扫描方向构成的物体截面图像，逐次扫查物体的不同区域，并接收波束所到达区域内反射声信号，将其幅度调制成图像中对应位置的像素，从而获得波束扫描截面内与声反射信号幅度对应的图像。图像中纵坐标表示与物体表面的距离，横坐标则对应于物体表面的横向位置，即换能器移动的位置。

超声相控阵技术与超声成像技术相结合的B型超声成像系统，对构件内部具有极好的实时成像能力，可准确检测出物体中的缺陷，并确定其位置、大小和性质。

三、发明内容

本发明的目的是为了克服A扫描的不足，而提供的一种超声相控阵成像方法。

本发明的目的是这样实现的：它包括单路信号采集，A扫信号合成，一维信号二维重构和超声图像处理方法。所述的单路信号采集，利用一个阵元发射一个阵元接收或一个阵元自发自收的方法；所述的A扫信号合成，根据相控阵原理，利用单路信号实现多路相控功能，得到A扫合成波形；所述的信号进行B型成像显示及为了提高超声图像分辨力所采取的方法。所述的一维信号二维重构，根据阵元与焦点的距离和声速，用相应时间对应的振辐表示焦点的位置信息；所述的超声图像处理方法，采用阈值二值化处理方法提高超声图像的分辨率。

由于本发明采用了以上的技术方案，根据超声相控阵技术和B扫成像原理，对单路合成信号进行了二维图像显示，根据超声图像能构判别出被测对象中是否存在缺陷和对缺陷进行准确的定位。

四、附图说明

图1是超声相控阵无损探伤实验系统

图2是B型成像图

图3是二值化图

五、具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细的描述：

结合图1，超声相控阵无损探伤的实验系统包括相控阵换能器、脉冲收发仪、多路开关、示波器、计算机和标准试块，其中相控阵换能器采用R/D Tech公司生产的线性超声相控阵换能器，相关性能参数为：中心频率f₀＝7.5MHz，阵元数为60，阵元宽度a＝0.9mm，阵元间距d＝1mm。试块为符合GB/T 18852-2002标准的无损检测用试块，材料为碳素钢，超声波在该介质中的纵波传播速度c₁＝5900m/s。示波器为带有扩展卡的Textronix TDS2022数字示波器，采样频率f_s＝50MHz，采样数为2500个点。

结合图1，进行无损探伤实验时，采用等孔径方法对被测目标进行检测。实验过程中，由脉冲收发仪发射端产生相同的脉冲信号去激发阵元，然后利用多路开关选择1～8号单元中的一个或两个作为自发自收或一发一收阵元，接收到的信号经脉冲收发仪的接收端调理后由示波器进行存储。当2号阵元为激励阵元、3号阵元为接收阵元时，接收到的信号记作S₂₃，两个多路开关处于不同状态，共采集到S_ij(i＝1，2，...，8；j＝1，2，...，8)64个。

根据超声相控阵的基本原理，对单路发射、接收得到的信号进行发射和接收聚焦处理合成聚焦A扫信号。

结合表1，以4个阵元构成的相控阵换能器为例进行详细介绍：对阵元1接收到的回波信号根据量化后的延迟时间，分别进行平移和求和后得到8个阵元发射聚焦后，1阵元接收到的信号A₁；然后2-4号阵元也采用相同的方法，这样就得到了多路信号延迟发射聚焦后，每个阵元接收到的信号；最后再对A₁、A₂、A₃和A₄这四组信号采用相同的延迟，分别进行平移和求和后，就实现了A扫信号。这样利用软件方法实现了多路相控的功能。

表1单路实现多路相控的设计方法