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研究丨薄板裂纹成像的新方法——改进的逆时偏移法

信息来源:管理员 发布时间:2019/2/10 14:53:15
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随着薄板工件的广泛应用,薄板裂纹的检测问题变得尤其重要。超声 lamb 波具有传播距离远、衰减小等特点,已经广泛应用于薄板结构的无损检测。但 lamb 波具有频散特性,不能用在某些传统超声成像方法中。


逆时偏移方法借鉴于地球物理学,目前已应用于超声检测各个领域。前人采用可消除频散影响的导波法对薄板裂纹成像进行了数值模拟,但效果较差,且实验与模拟结果不一致。

针对薄板裂纹的检测与成像问题,中科院声学所汪承灏院士团队利用时间反转原理(Reverse-time-migration,RTM),对 lamb 波频散进行补偿,提出了一种改进的逆时偏移方法,并用激光测振仪高保真地记录了发射和接收波形,从而得到准确清晰的裂纹图像。相关研究成果2018年12月已在线发表于国际学术期刊 AIP advances

该方法的关键是基于RTM互相关成像原理,在接收阵元处将扩展的 lamb 波时间反转为后向波,而扩展后向波也由于 lamb 波的色散而被重新被压缩。当到达板上的某一点时,后向波再次被时间反转,然后与发射阵元发出的前向波进行卷积。通过叠加发射和接收阵元中大量发射-接收对的互相关的结果获得准确的裂纹图像。


目前实验仅针对平直裂纹,推断对于其他形状的缺陷(如倾斜裂缝、弯曲裂缝等)也可以得到相应的图像,这有待开展更深入的工作。



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▲ 图 1. 横向裂纹的位置和发射-接收换能器位置(图/中科院声学所)


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▲ 图 2. 改进的RTM方法得到的水平裂纹图像(图/中科院声学所)


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