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全聚焦法 (TFM) 的基础 | 超声相控阵

来源: | 作者:ymssn | 发布时间:2022-03-15 | 1536 次浏览 | 分享到:
全聚焦法TFM-介绍:超声相控阵PAUT利用多个独立的超声波发射和接收压电元件将超声波传输到材料中。脉冲元素的顺序决定了超声波在材料内的传输方式;它可以引导超声波或聚焦超声波或在材料内引导和聚焦超声波。全聚焦法 (TFM) 基于与传统超声相控阵 (PAUT) 相同的转向和聚焦方法。只是在这种情况下,聚焦应用于感兴趣区域的任何地方,而不仅仅是在固定深度。

全聚焦法TFM-介绍

超声相控阵PAUT利用多个独立的超声波发射和接收压电元件将超声波传输到材料中。脉冲元素的顺序决定了超声波在材料内的传输方式;它可以引导超声波或聚焦超声波或在材料内引导和聚焦超声波。全聚焦法 (TFM) 基于与传统超声相控阵 (PAUT) 相同的转向和聚焦方法。只是在这种情况下,聚焦应用于感兴趣区域的任何地方,而不仅仅是在固定深度。

以下是全聚焦法 (TFM) 与 超声相控阵PAUT 相比的一些主要优点:

  • 使用 PAUT,光束聚焦在聚焦轨迹上,但使用全聚焦方法 (TFM),可以在 TFM 成像过程中聚焦一帧(感兴趣区域)内的所有网格/像素。

  • 由于全聚焦方法 (TFM) 在成像过程中能够聚焦于所有像素/网格,因此在感兴趣区域内的 TFM 中解决紧密间隔缺陷(分辨率)的能力更好。

  • 全聚焦法 (TFM) 在感兴趣区域中对反射体的方向不太敏感。

TFM 图像处理算法使用 FMC(全矩阵捕获)数据生成高分辨率二维和三维图像,用于缺陷表征和尺寸测量。本文讨论全矩阵捕获 (FMC) 数据采集背后的工作原理,以及全聚焦法算法如何利用 FMC 数据生成高质量的全聚焦图像。

全矩阵捕获 [FMC]

全矩阵捕获是一种从相控阵探头捕获所有可能的超声波数据的技术。FMC 技术包括从阵列中的每个发射器-接收器元件对捕获和记录时域中所有可能的 A 扫描信号 。例如,对于具有 4 个元件的相控阵探头,可以捕获和记录 16 个 A 扫描信号。请注意,相控阵探头有超过 4 个元素 [通常为 16、32、64 个元素等]。此示例是为了更容易理解 FMC 原理。

FMC全矩阵捕获FMC数据矩阵

用于 4 元素探头的 FMC A-Scan 矩阵


类似地,16 元件探头可以生成 256 A 扫描,32 元件探头可以生成 1024 A 扫描,而 64 元件探头可以生成 4096 A 扫描数据。FMC 的兴趣不在于数据采集过程本身,而在于通过 FMC 采集的数据提供的后处理可能性,一旦收集到数据(FMC A 扫描)矩阵,通过后处理算法应用聚焦,以创建检查体积中的点的结果。*常用的后处理算法之一称为全聚焦法 (TFM)。

全聚焦法TFM

全聚焦法 (TFM) 是一种先进的后处理算法,它使用 FMC 收集的“A 扫描矩阵数据”来生成图像,其中每个像素都使用专用的聚焦聚焦法则进行计算。TFM 的**步是定义感兴趣区域中焦点的网格。对于每个焦点,计算发射器和接收器的每个组合的飞行时间。[在上述 4 个元件的相控阵探头示例中,将计算每个焦点的 16 个“飞行时间”]。飞行时间由用户为选定的传播模式计算。在计算的焦点飞行时间从每个 A 扫描信号中提取振幅强度,所有振幅强度的求和,这个*终值是**个焦点的像素值。

TFM全聚焦法

SAFT合成孔径成像技术

TFM聚焦点

重复*后三段中的这些步骤,直到完成网格中的所有焦点。


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关键字:超声相控阵 | 超声波相控阵 | 相控阵超声检测