超声成像方法综述

　　在现代无损检测技术中,超声成像技术是一种令人注目的新技术.无损检测技术的基本目的是检测出物体中的缺陷,并确定其位置、大小和性质.物体的超声图像可以提供直观和大量的信息,直接反映物体的声学和力学性质,而这些性质恰是应用断裂力学评价材料的依据.现代超声成像技术大都有自动数据采集、自动数据处理和自动作出评价的功能,使超声成像成为现代定量无损检测的一种重要技术.超声成像技术有着非常广阔的发展前景.

　　超声成像的研究最早可以追溯到1920年.著名的原苏联科学家萨卡洛夫S.J.Sokolov从1920年起进行了近20年的声成像研究,为声学界作出了重大贡献,并于1935年完成了液面成像装置[1,2].其后由于技术上的种种原因,超声成像研究进展缓慢. 60年代末,由于电子技术、计算机技术和信号处理技术的飞速发展,声成像研究恢复了生机. 70年代形成了几种较成熟的方法,大量商品化设备上市,在医学诊断中得到极其广泛的应用,在工业材料超声检测中逐渐得到应用.超声成像就是用超声波获得物体可见图像的方法.由于声波可以穿透很多不透光的物体,故利用声波可以获得这些物体内部结构声学特性的信息,声成像技术将这些信息变成人眼可见的图像,即可以获得不透光物体内部声学特性分布的图像.

　　1　扫描超声成像[3]

　　1944年,美国的F.A.Fierstone发表了采用超声脉冲法探伤仪的报告[1]. 1946年,英国的D.O.Spronle研制成第一台A型脉冲反射式超声探伤仪[1].超声脉冲回波在示波管荧光屏上可有不同的显示方式.所谓A扫描是指,荧光屏上x轴代表脉冲回波渡越时间或缺陷的距离,y轴表示回波的幅度.

　　将示波管和电子束作强度调制,即用荧光屏上的每一点代表被测样品某个截面上的一个点,而用该点的亮度大小表示从样品上对应点测得的回波振幅的大小,就得到B, C, D显示方式. B扫描所显示的是与声束传播方向平行且与样品的测量表面垂直的样品剖面;D扫描所显示的是与声束平面及测量表面都垂直的剖面; C扫描所显示的则是样品的横断面.为了挑选出从某一深度回来的出超声信号,要用一个电子闸门.改变电子闸门延迟时间,就能测到物体在不同深度的横断面的像.

　　随着NDT工作向NDE工作的发展,要求获得图像更准确、更精确.于是产生了A-B, A-C, A-B-C等组合的成像设备.如清华大学的陈戈林、郭艳林等于1993年研制成功了THMUT-1型多功能宽带超声检测仪[4],可同时完成A, B, C(多断层)、声显微镜等多种功能.

　　其它还有P扫描[5]. P扫描是“投影成像扫描”的简称,是专为检测焊缝而开发的.

　　2　超声波显像[6]