超声相控阵声束时空控制仿真研究

超声相控阵检测技术是工业无损检测领域新的发展方向,其中相控发射与相控接收过程在整个检测过程中是十分关键的环节,在此过程中通过控制声束偏转聚焦到检测的各个区域内,从而达到对整个检测区的扫描。在研究超声相控阵检测原理的基础上,建立了声束时空控制模型,仿真研究了声束偏转与聚焦过程。     

超声相控阵探头声场优化设计仿真

超声相控阵技术是近年来无损检测领域的研究热点.通过对超声阵列换能器中各个阵元施加独立的相位控制,可实现声束的偏转和聚焦.它可以灵活地采用多种扫描方式进行检测,检测速度快,灵敏度、分辨力与信噪比高,能检测形状复杂的物体.在相控阵超声成像检测中,要获得分辨率高的声聚焦和清晰的图像,声场的好坏是关键,而声场主要取决于阵列换能器的设计,因此阵列换能器在相控阵超声成像检测中是至关重要的.文中以线性阵列探头为研究对象,通过改变探头的参数进行仿真分析,提出优化阵列的设计方法.     

多参量超声相控阵技术的研究进展

超声相控阵结构健康监测在大部分结构较为复杂的缺陷检测中是一个极具应用前景的检测技术,它通过计算激励信号的时间延迟而改变波束偏转角,实现对结构的多方位扫描,并通过扫查图像获得检测结果。研究表明,该方法产生的超声波在工件损伤处的聚焦效果尤为明显,缺陷信号能量显著增强,可有效提高信噪比。主要就超声相控阵技术使用过程中,换能器指向性的影响因素和阵元数与聚焦深度之间的关系进行综述;在此基础上,针对复杂结构存在的缺陷检测问题进行常规无损检测与相控阵检测对比分析,详细阐述了相控阵的优势与不足,为更好地辨识由相关因素造成的不良缺陷提供理论基础,并为后续研究指明方向。     

基于超声相控阵平面波检测的金属指纹标签识别系统

重要物品被伪造替换将造成重大损失. 文章提出了超声指纹标签的概念,利用超声相控阵平面波检测采集每个金属材料独有的超声回波,将其保存为指纹标签,与形状材料完全一致的仿制件混淆后,利用指纹标签识别算法准确识别出目标物体. 结果表明,超声相控阵识别系统可以稳定提取金属样品的超声信号,快速计算其超声指纹标签,并准确完成目标样品的识别,为贵重物品的保护和识别提供了新的方法.     

基于Cortex-M4的超声相控阵探测系统的设计

设计了一种以Cortex-M4微控制器STM32F407为核心,采用超声相控阵技术对障碍物进行探测的系统。实验结果表明,该系统聚焦探测区域的实际声场强度大于常规的超声波技术,声波能量更为集中。系统的探测范围在0.3~5.5 m,探测精度±1 cm,稳定性好,准确方便。     

相控阵雷达最优波位编排策略仿真算法

相控阵雷达波位编排传统方法难以评价任意波束跃度下的覆盖率、重复率、空域多遍扫描时的累积检测概率、最小扫描时间。为了解决该问题,分析了波束指向、波束跃度、波束宽度和脉冲积累时间的耦合关系,提出了基于点阵图元的波束截面建模方法;建立了求解波位编排最优化问题的两个基本模型,给出了基于遗传算法的最优波位编排仿真流程,在案例中得以验证及应用。结果表明,通过联合运用两个模型,可实现波位编排可视化仿真及指标计算,可获得资源浪费少、累积检测概率高的最优策略。     

奥氏体不锈钢焊缝的相控阵超声检测

由于奥氏体不锈钢焊缝晶粒组织粗大以及结构的各向异性导致超声声束的散射和畸变,其超声检测比较困难。本文分析了奥氏体不锈钢焊缝超声检测特性,在奥氏体不锈钢焊缝试块上进行了常规超声和相控阵超声检测试验。研究结果表明:对于10 mm深焊缝缺陷,相控阵超声检测信噪比可达14 dB,而常规超声技术仅获得6 dB的信噪比,对于30 mm深内部缺陷,均未取得较好的效果。     

相控阵超声检测技术在航空维修中的应用

航空维修中无损检测作为重要的安全保障手段,越来越受到重视,本文介绍了相控阵超声检测技术的原理及特点,通过分析,相控阵超声检测技术可实现航空零件检测可视化,在新机新材料、新结构的缺陷检测方面具有重要的应用前景。     

碳纤维复合材料分层缺陷的超声相控阵检测方法

碳纤维复合材料(CFRP)具有相对密度小、比强度和比模量大等优点,被广泛应用于航空航天、汽车等领域。碳纤维复合材料在生产和服役过程中容易产生分层缺陷,将严重影响其力学性能。鉴于此,开展了碳纤维复合材料分层缺陷的超声相控阵检测方法研究。首先,利用超声相控阵检测仪器测量了不同大小和位置的分层缺陷超声A扫描信号;其次,通过设置A扫描信号的闸门,提取闸门内的幅值和深度信息作为表征分层缺陷大小和位置的信号特征;最后,利用提取的幅值和深度信号特征分别构建了分层缺陷的C扫描图像。结果表明,超声相控阵技术对分层缺陷有良好的成像效果,基于深度特征的图像可以准确识别分层缺陷的位置;而基于深度和幅值特征的图像用于识别分层缺陷的轮廓。     

相控阵雷达系统仿真

对雷达系统进行计算机仿真可以高效地完成系统的方案论证和性能评估,使雷达系统的设计更加方便、高效和优化,能够大大提高设计的可靠性,并可缩短设计周期,降低开发成本.文章根据相控阵雷达系统的原理、结构特点、工作方式、数据处理对相控阵雷达进行了系统仿真.     

高强度聚焦超声相控阵列的优化设计方法

高强度聚焦超声相控阵列的诸多参数直接影响着该系统的性能和制作成本。为此，提出了一种高强度聚焦超声相控阵列设计参数优化方法，用此法优化球面相控阵列的参数，合理地选择阵列排列方式、激发频率、阵元大小和球面曲线，可大大减少阵元的数目，从而实现了具有高性价比的高强度聚焦超声相控阵列。该方法对球面不等间距同心圆阵列的优化设计结果，既表明了这种优化设计方法的可行性，又给出了阵列优化设计中的一些有价值的规律。     

光学相控阵扫描激光电视的设计

阐述了光学相控阵扫描激光电视的设计 ,系统采用光学相控阵扫描技术 ,可以提高扫描速度和装置的稳定性 ,扫描为直线 ,不须进行扫描轨迹的矫正 .最后通过计算机模拟计算 ,得出扫描点的对比度曲线以及相控阵调制单元上所加的补偿电压 .     

管道环焊缝相控超声检测系统设计

传统的单探头超声检测精度低、效率差，严重影响了管道环焊缝缺陷检测自动化程度的提高，为此将超声相控阵技术移植到管道环焊缝缺陷检测，设计了一套管道环焊缝缺陷检测系统，给出了检测系统的硬、软件设计．在硬件设计中，通过Matlab编程优化阵列换能器的参数，解决了一系列技术难点．试块和模拟管道的实验结果表明，该系统具有良好的超声发射与接收合成能力，而且对管道焊缝缺陷的检出率和缺陷定位均迭到检测要求，同时也证明了阵列换能器参数优化设计方法的可行性。     

球面超声相控阵列及其相位与幅度调控精度

研究了一种不等间距排列的球面相控阵列及其相位和幅度调控量化误差对声场的影响,结果表明,不等间距排列大大降低了栅瓣,同时其相位与幅度调控精度不会改变焦点声场的主瓣和栅瓣的益,但对主瓣由于表明显的影响,4位的调相和调幅精度可以较好地满足设计要求。     

光学相控阵相位驱动电路的设计与实现

为了驱动光学相控阵(OPA: Optical Phased Array)实现全固态激光雷达的光束扫描,设计并实现了两种用于OPA相位控制的驱动电路,其中包括电流源驱动和电压源驱动两种驱动电路.采用PC(Phase Control)端的上位机软件控制连接到电流源或电压源的单片机,对OPA各路相位控制端的电流或电压进行调节...     

基于听觉暂留和相位控制阵列实现环绕声

目前环绕声的获得是通过不同音箱分布各处,包围听众,缺点是接线多,不美观.现提出应用听觉暂留和相位控制阵列方法实现环绕声的新方案,可解决目前音箱分散分布,接线多,不美观的缺点,而且具有更加全方位的优点.该方案有一定应用前景.     

基于矢量平均的相控阵天线校准方法

提出了一种适合于工程应用的新的相控天线校准算法——矢量平均法,通过一个8单元的线阵验证了该校准方法的正确性,并给出了该校准方法与常规FFT校准方法的实验结果对比情况.结果表明,在大动态下该方法具有更高的校准精度.     

提高相控阵天线波束指向精度的方法

针对相控阵天线波束指向受数字移相器量化相位影响而偏离预定指向的问题，从理论上研究了二可能值法对相控阵天线波束指向的影响，并导出有效实用的理论公式。计算结果表明，本文所给出的理论公式是正确和有效的。     

Development of Automatic Phased Array Inspection System for Long-distance Pipeline

In the paper the development of phased array technique home and abroad is summarized, the overall structure and main research on phased array inspection system are introduced, and meanwhile the future field of study and development of phased array ultrasonic inspection technique is pointed out.