科研人员提出薄板裂纹成像的新方法

作者: 高翔

来源: 中科院之声

发布日期: 2019-01-26 08:00:00

中国科学院声学研究所汪承灏团队提出了一种改进的逆时偏移方法,利用时间反转原理对lamb波频散进行补偿,成功实现了薄板裂纹的高精度成像。该方法通过激光测振仪记录波形,并基于RTM互相关成像原理,叠加发射和接收阵元的互相关结果,得到了准确的裂纹图像。研究成果已发表于国际学术期刊AIP advances。

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,中国科学院声学研究所汪承灏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。

图1 横向裂纹的位置和发射-接收换能器位置

图2 改进的RTM方法得到的水平裂纹图像

来源:中国科学院声学研究所

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