电子测量技术2024,Vol.47Issue(6) :151-156.DOI:10.19651/j.cnki.emt.2314666

管道超声相控阵全聚焦成像仿真及算法优化

Simulation and optimization of ultrasonic phased array full-focus imaging for pipes

张鑫宇 范惜梅 李忠虎 李靖 王金明
电子测量技术2024,Vol.47Issue(6) :151-156.DOI:10.19651/j.cnki.emt.2314666

管道超声相控阵全聚焦成像仿真及算法优化

Simulation and optimization of ultrasonic phased array full-focus imaging for pipes

张鑫宇 1范惜梅 2李忠虎 2李靖 2王金明2
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作者信息

  • 1. 内蒙古科技大学机械工程学院 包头 014010
  • 2. 内蒙古科技大学信息工程学院 包头 014010;内蒙古自治区光热与风能发电重点实验室 包头 014010
  • 折叠

摘要

针对厚壁管道内部缺陷识别困难、可视化差等问题,提出基于超声相控阵理论和全聚焦算法对厚壁管道内部缺陷进行图像重构.并针对全聚焦成像效率低的缺点,采用有限元法对外径为550 mm,壁厚为65 mm的厚壁管道超声相控阵全聚焦成像进行仿真,模拟缺陷检测过程和成像结果,并使用稀疏矩阵对算法进行优化.结果表明:在基本满足成像质量要求的情况下,采用激发中心频率为5 MHz,阵元宽度为0.5 mm,阵元间距为1 mm,阵元数量为32时,稀疏激发矩阵比全矩阵全聚焦成像效率提高了74.81%,有效提高了成像速度,满足全聚焦快速成像的需求.

Abstract

Ultrasonic phased array theory and Total Focusing Method are introduced to identify internal defects of thick-walled pipelines,the image is reconstructed. Sparse Matrix Capture technology is used to reduce data volume and improve imaging efficiency,it simulated the ultrasonic phased array total focus imaging of thick-walled pipelines with the outer diameter of 550mm and the wall thickness of 65 mm by the finite element method. The results show that when the excitation center frequency is 5 MHz,the element width is 0.5 mm,the element spacing is 1 mm,the number of array elements is 32. the effectively of the image of Sparse Matrix Capture-Total Focusing Method is 74.81% higher than that of Full Matrix Capture-Total Focusing Method,which is improves the imaging speed and meets the requirements of rapid imaging.

关键词

厚壁管道/超声相控阵/全聚焦方法/全矩阵/稀疏矩阵

Key words

thick-wall pipes/ultrasonic phased array/TFM/full matrix/sparse matrix

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基金项目

国家自然科学基金(62161042)

内蒙古自治区高等学校科学研究项目(NJZY23074)

内蒙古自然科学基金(2023MS06006)

出版年

2024
电子测量技术
北京无线电技术研究所

电子测量技术

CSTPCD北大核心
影响因子:1.166
ISSN:1002-7300
参考文献量10
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