相控阵超声检测ＤＤＦ优化方法的研究

2012年07月06日10:45:31 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

涂春磊，周晓军，杨辰龙，马华栋
浙江大学机械工程学系，浙江杭州

摘　　　要：针对超声相控阵线性阵列在动态深度聚焦（ＤＤＦ）扫查过程中，发射声场影响深度方向上检测灵敏度的问题，提出一种利用阵列探头相控延时原理形成多焦点聚焦声场的方法，改变发射声场声束轴线方向上的声压分布，改善ＤＤＦ扫查中深度方向上检测灵敏度的均匀性，实现ＤＤＦ检测的优化。介绍动态深度聚焦的原理和应用，分析改善深度方向上检测灵敏度均匀性的必要性；阐述多焦点聚焦发射声场的方法；利用声学理论和Ｍａｔｌａｂ工具对线性阵列聚焦声场进行仿真，说明该方法对发射声场声束轴线声压分布均匀性的改善，通过ＤＤＦ扫查实验验证该方法能够有效地改善深度方向上检测灵敏度的均匀性。

关　键　词：线性阵列；动态深度聚焦；多焦点聚焦发射声场

１　引　言
超声相控阵技术在２０世纪７０年代首先被应用于医学诊断领域，随着微电子技术与计算机技术的快速发展以及工业部门对无损检测的要求不断提高，在工业领域也得到了广泛的应用。与传统超声检测相比，相控阵超声是通过控制多晶片的激励顺序和信号延时来改变焦点位置和声束的方向，可以实现电子扫描（Ｅ扫描）、扇形扫描（Ｓ扫描）以及动态深度聚焦（ＤＤＦ）等多种扫描方法［１２］。动态深度聚焦（ＤＤＦ）作为相控阵超声检测中一个重要扫描方法，广泛用于实际扫描检测中。该扫描方法可以在一次扫描检测过程中保证在整个扫描深度方向上有着相对均匀的灵敏度和分辨率。动态深度聚焦是在接收回波时对所有深度进行重新聚焦，在发射声波时采用的单个聚焦脉冲。因此，发射声场的聚焦与接收信号的聚焦不能一一对应，这还是会导致深度方向上检测灵敏度和分辨率存在一定的差异。对于超声相控阵动态深度聚焦的问题国外学者的相关研究较多［３６］。本文针对相控阵线性阵列探头介绍了一种通过发射延时形成多焦点聚焦声场的方法，使得声压在扫描深度方向分布较单个焦点聚焦更为均匀，从而改善ＤＤＦ扫查中深度方向上检测灵敏度的均匀性。通过对线性阵列的聚焦发射声场的仿真说明该聚焦方法对发射声场声束轴线上声压分布的改善，并通过实验验证该方法对优化ＤＤＦ扫描的有效性。

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