延时叠加DAS后处理算法详解｜TFM全聚焦与SAFT合成孔径技术的区别

一、延时叠加算法的基本原理

延时叠加（Delay And Sum，简称DAS）后处理算法的原理是依据反射点声时历程，对孔径信号进行延时处理与叠加，对检测区域的反射点进行聚焦，从而对检测区域进行重建。按照孔径信号的获得方法，可分为合成孔径聚焦技术（Synthetic Aperture Focusing Technique，简称SAFT）与全聚焦（Total Focusing Method，简称TFM）算法。

二、SAFT合成孔径聚焦技术

SAFT原理是使用单个超声探头在检测区域发射并接收超声信号，沿某一方向移动一段固定距离后再次进行发射与接收信号，在进行n次操作后，可获得n个超声回波信号。

三、TFM全聚焦算法

TFM算法是基于SAFT方法发展而来的，采用一发多收模式代替SAFT的一发一收模式。在检测环境相同的情况下，TFM可以获得更多的超声回波数据，有助于提升成像的分辨率。其成像思路为：多个探头组成探头阵列，依次在检测区域等距排开。当**个探头激励信号时，所有探头接收回波信号并储存；接下来第二个探头激励信号，所有探头接收信号；依次进行，直到*后一个探头激励信号，所有探头接收。这样在n个探头阵列中，一共可获得n²个回波信号，这一组回波信号称为全矩阵（Full Matrix Capture，简称FMC）信号。

四、DAS后处理算法的优势

DAS后处理算法的优势主要在于可以使用多个小孔径探头模拟大孔径探头。其原因在于小孔径探头的扩散角较大，收到的有效孔径信号也就越多，聚焦后成像质量也会越高，从而在较低的检测频率下，可获得较高的分辨率。

相比于SAFT，TFM可以获得更多的孔径信号：SAFT算法在n次发射与接收后可得到n个孔径信号，TFM在n次发射与接收后可得到n²个孔径信号，从而可呈现更为丰富的成像信息。以上两种方法得到的回波信号，均通过数据后处理进行成像。

五、A1040 MIRA混凝土三维超声断层扫描仪设备的算法应用

A1040 MIRA 混凝土三维超声断层扫描仪 以及 A1040 MIRA 3D超声断层成像仪正是基于上述方法开发的，可为阵列超声成像法在混凝土检测中的工程应用提供参考依据。