仪器仪表学报

作者：舒意峰，龙盛蓉，谭小康，李志农

单位：舒意峰,南昌航空大学仪器科学与光电工程学院南昌330063,,龙盛蓉,南昌航空大学仪器科学与光电工程学院南昌330063,lornalong@126.com,谭小康,南昌航空大学仪器科学与光电工程学院南昌330063,,李志农,南昌航空大学仪器科学与光电工程学院南昌330063,

关键词：阵元分划;超声;相位迁移;频域全聚焦;成像算法

基金：国家自然科学基金（52075236）、南昌航空大学研究生创新基金项目（YC2024-047)资助

针对传统超声全聚焦成像技术（TFM）计算复杂度高、实时性不足的问题，提出了基于靶向阵元智能分划的超声全聚焦成像方法（TFM-IPE）。基于阵元中心分划的靶向全聚焦超声成像方法通过分析主阵元收发信号预定位可疑缺陷区域，进而对全矩阵数据进行方阵，横向及纵向分划处理，结合相位迁移算法实现高效聚焦成像。对两块含不同埋深分层缺陷的碳纤维复合材料试块进行超声全聚焦检测采集全矩阵数据，分别对全矩阵数据和分划后的子矩阵数据进行成像运算，并对比全矩阵数据成像效果和3种不同的分划方法得到的子矩阵成像效果，实验表明：相较于传统利用全矩阵数据的全聚焦成像，基于靶向阵元中心分划的靶向全聚焦超声成像方法可以显著减少数据矩阵运算量进而提高成像效率。3种分划方式中纵向分划得到的子矩阵成像图像对浅层、中层和深层3个不同埋深缺陷进行检测时，在保证成像分辨率和旁瓣抑制效果的基础上，对缺陷的水平位置预测相对误差要比方阵分划和横向分划分别降低了7.9952%和7.6334%、2.6030%和2.4479%、0.5952%和0.4965%。基于靶向阵元中心分划的靶向全聚焦超声成像方法通过数据分划策略有效平衡了成像效率与质量，为航空航天、核电等领域的自动化超声无损检测提供了高效解决方案。

来源：2025年第11期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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