技术分享 | 合成孔径SAFT成像技术释义

      依据超声波传播特性，混凝土超声波成像检测技术可划分多种技术路线。在混凝土结构超声波成像检测众多方案中，SAFT 合成孔径成像技术在大量工程场景具备良好适用性。

合成孔径（SAFT）成像基本原理

合成孔径聚焦基本原理如下图所示：

      超声收发探头沿直线平移，间隔距离 d 发射超声波，同步采集构件内部目标产生的散射信号并存储。依据成像点位空间坐标，对采集信号进行声时延 / 相位延迟处理后叠加合成，逐点聚焦形成被测目标声学图像，该技术即为合成孔径成像技术。

      从发射维度分析：探头移动至第 i 测点时，探头在先前一系列测点发射声波形成的声场，等效于线阵列换能器经过延时辐射形成的声场。借助单个探头、运动机构与信号存储系统，等效构建大尺寸虚拟换能器阵列。

      从接收维度分析：如需获取构件内部 A 点成像信号，提取探头各个测点接收信号中，声波在 A 点与测点之间往返传播时刻对应的信号幅值并叠加，实现以 A 点作为聚焦点成像。依托计算机算法，能够将构件内部任意点位设置为聚焦目标，因此合成孔径成像能够获得较好的成像分辨率。

相较于其他成像方式，合成孔径成像具备两大显著技术特征：

      （1）方位分辨率不受探测距离 R 以及声波波长影响。借助合成孔径方案，小型孔径基础换能器搭配相对较低的工作频率，依然能够对远距离目标实现较高方位分辨率探测。该特性为解决传统直接成像系统设计中的参数平衡难题提供新思路。

      （2）支持近场检测。常规声成像方案通常存在远场使用条件约束，合成孔径成像可突破该限制。合成孔径系统依靠小型基元换能器沿既定轨迹连续移动、逐点收发声波，不存在多波束相互干涉效应，可等效视作单点声源开展探测。