Ультразвуковая томография с применением разреженных матричных антенных решеток и цифровой когерентной обработки с расчетами в частотной области
- Авторы: Долматов Д.О1, Хайруллин А.Р1, Смолянский В.А1
-
Учреждения:
- Национальный исследовательский Томский политехнический университет
- Выпуск: № 5 (2023)
- Страницы: 3-11
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/0130-3082/article/view/144346
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0130308223050019
- EDN: https://elibrary.ru/YXIFOQ
- ID: 144346
Цитировать
Аннотация
На сегодняшний день актуальной проблемой для промышленной ультразвуковой томографии с применением цифровой когерентной обработки сигналов матричных антенных решеток является повышение скорости получения результатов в форме изображений дефектов в объектах контроля. Одним из подходов, направленных на решение указанной задачи, является применение разреженных матричных АР. В данной работе рассмотрено совместное применение разреженных матричных преобразователей, работающих в раздельном режиме, и алгоритма цифровой когерентной обработки сигналов, который основан на использовании расчетов в частотной области. Этот алгоритм базируется на применении неэквидистантного быстрого преобразования Фурье. Эффективность рассмотренного подхода подтверждается экспериментально.
Об авторах
Д. О Долматов
Национальный исследовательский Томский политехнический университет
Email: dolmatovdo@tpu.ru
Томск, Россия
А. Р Хайруллин
Национальный исследовательский Томский политехнический университет
Email: arh5@tpu.ru
Томск, Россия
В. А Смолянский
Национальный исследовательский Томский политехнический университет
Email: vsmol@tpu.ru
Томск, Россия
Список литературы
- Holmes C., Drinkwater B., Wilcox P. The post-processing of ultrasonic array data using the total focusing method // Insight-Non-Destructive Testing and Condition Monitoring. 2004. V. 46. No. 11. P. 677-680.
- Базулин Е.Г. Сравнение систем для ультразвукового неразрушающего контроля, использующих антенные решетки или фазированные антенные решетки // Дефектоскопия. 2013. № 7. С. 51-75.
- Самокрутов А.А., Шевалдыкин В.Г. Ультразвуковая томография металлоконструкций методом цифровой фокусировки антенной решетки // Дефектоскопия. 2011. № 1. С. 21-38.
- Von Bernus L., Bulavinov A., Dalichow M., Joneit D., Kröning M., Reddy K. Sampling phased array - a new technique for signal processing and ultrasonic imaging // Insight. 2006. No. 48 (9). P. 545-549.
- ISO 23864:2021. Non-destructive testing of welds - Ultrasonic testing - Use of automated total focusing technique (TFM) and related technologies.
- ISO 23865:2021. Non-destructive testing - Ultrasonic testing - General use of full matrix capture/total focusing technique (FMC/TFM) and related technologies11. Real-time 3D imaging with Fourier-domain algorithms and matrix arrays applied to non-destructive testing.
- Базулин Е.Г. Ультразвуковой контроль на однократно отраженном луче с использованием прореженных антенных решеток и трехмерной обработки эхосигналов // Дефектоскопия. 2016. Т. 1. №. 1. С. 3-17.
- Hu H., Du J., Ye C., Li X. Ultrasonic phased array sparse-TFM imaging based on sparse array optimization and new edge-directed interpolation // Sensors. 2018. V. 18. No. 6. Art. number: 1830.
- Zhang H., Bai B., Zheng J., Zhou Y. Optimal design of sparse array for ultrasonic total focusing method by binary particle swarm optimization // IEEE Access. 2020. V. 8. P. 111945-111953.
- Hunter A.J., Drinkwater B.W., Wilcox P.D. The wavenumber algorithm for full-matrix imaging using an ultrasonic array // IEEE transactions on ultrasonics, ferroelectrics, and frequency control. 2008. V. 55. №. 11. P. 2450-2462.
- Zhuang Z., Zhang J., Lian G., Drinkwater B. W.Comparison of time domain and frequency-wavenumber domain ultrasonic array imaging algorithms for non-destructive evaluation // Sensors. 2020. V 20 (17). Art. number: 4951.
- Marmonier M., Robert S., Laurent J., Prada C. Real-time 3D imaging with Fourier-domain algorithms and matrix arrays applied to non-destructive testing // Ultrasonics. 2022. V. 124. Art. number. 106708.
- Долматов Д.О., Седнев Д.А., Булавинов А.Н., Пинчук Р.В. Применение алгоритма расчета в частотной области для ультразвуковой томографии слоисто неоднородных сред с использованием матричных антенных решеток // Дефектоскопия. 2019. № 7. С. 12-19.
- Dolmatov D.O., Salchak Y.A., Pinchuk R. Frequency-domain imaging algorithm for ultrasonic testing by application of matrix phased arrays // MATEC Web of Conferences. 2017. V. 102. Art. number. С. 1015.
- Долматов Д.О., Ермошин Н.И. Цифровая когерентная обработка сигналов с расчетами в частотной области для решения задач ультразвуковой томографии с применением матричных антенных решеток с неэквидистантным расположением элементов // Дефектоскопия. 2022. № 10. С. 13-26.
- Greengard L., Lee J.Y. Accelerating the nonuniform fast Fourier transform // SIAM review. 2004. V. 46. No. 3. P. 443-454.
- Базулин Е.Г., Коколев С.А., Голубев А.С. Применение ультразвуковой антенной решетки для регистрации эхосигналов методом двойного сканирования для получения изображений дефектов // Дефектоскопия. 2009. № 2. С. 18-32.
- Holmes C., Drinkwater B.W., Wilcox P.D. Post-processing of the full matrix of ultrasonic transmit-receive array data for non-destructive evaluation // NDT & E International. 2005. V. 38 (8). P. 701-711.
- Fan C., Caleap M., Pan M., Drinkwater B.W. A comparison between ultrasonic array beamforming and super resolution imaging algorithms for non-destructive evaluation // Ultrasonics. 2014. V. 54. No. 7. P. 1842-1850.
- Zhang J., Drinkwater B.W., Wilcox P.D., Hunter A.J. Defect detection using ultrasonic arrays: The multi-mode total focusing method // NDT&E International. 2010. V. 43. P. 123-133.
![](/img/style/loading.gif)