تصویربرداری فراصوتی آرایه فازی به روش تمرکز کامل بهبودیافته مبتنی بر شکل‌دهی پرتو در آزمون غیرمخرب

یکی از روش های نوین روبش فراصوتی با آرایه فازی جهت تصویربرداری فراصوتی در آزمون غیرمخرب، روش روبش تمرکز کامل است. این روش دقت بالایی در آشکارسازی عیوب قطعه مورد آزمون دارد که به دلیل استفاده از تمام داده های دریافتی ناشی از ارسال پالس از هر المان آرایه فازی بطور مجزا می باشد. علی رغم برتری این روش نسبت به روش های متعارف روبش، قدرت تفکیک آن به دلیل ایجاد نویز زمینه در تصویر فراصوتی محدود است و در تشخیص عیوب واقعی از نویز و بازتاب های کاذب، ضعیف عمل می کند. در این مقاله روشی با حجم محاسباتی پایین برای بهبود روبش تمرکز کامل ارائه می شود که پرتوهای دریافتی از قطعه تحت آزمون را شکل دهی می کند و سبب کاهش نویز زمینه و افزایش دقت آشکارسازی عیوب قطعه می شود. به این منظور از تکنیک آستانه گذاری و برش سه سطحی داده های دریافتی المان های آرایه، برای تقریب معکوس ماتریس همبستگی با حجم محاسباتی پایین به منظور شکل دهی پرتو استفاده می شود. نتایج آزمون عملی به منظور آشکارسازی حفره های سوراخکاری شده روی لوله فولادی نشان دهنده کاهش میزان نویز زمینه به میزان 4.45 دسی بل نسبت به روش تمرکز کامل و بهبود تفکیک پذیری تصویر حفره ها به میزان 3 دسی بل است. همچنین مطابق نتایج حاصل از شبیه سازی، حداقل فاصله قابل تفکیک دو نقطه بازتابنده مجاور در روش پیشنهادی به 0.21 میلی متر می رسد که نسبت به روش تمرکز کامل به میزان 0.23 میلی متر بهبود نشان می دهد.

Phased array ultrasonic imaging using an improved beamforming based total focusing method for non destructive test

One of the novel ultrasonic phased array based scanning methods for ultrasonic imaging in nondestructive test is total focusing method (TFM). This method employs maximum available information of the phased array elements and leads to an improved defect detection accuracy compared to conventional scanning methods. Despite its high detection accuracy, TFM behaves weak in distinguishing the real defects from noise which is because of its high background noise level. In this paper, a low complexity technique is presented for performance improvement of TFM which employs a beamforming method on the phased array received signals and leads to a reduction of the background noise and increase in the accuracy of the defect detection. To this end, a thresholding technique along with threelevel clipping of the array received data is applied for lowcomplexity approximation of the correlation matrix inverse employed in the beamforming. Experimental results for detection of drilled holes on a steel pipe show a background noise reduction of 4.45 dB and improvement in the hole distinction of about 3 dB in comparison to those of TFM. In addition, as shown in the simulation results, the minimum distinguishable distance between two neighbor reflector points for the proposed method is 0.21 mm which is 0.23 mm lower than that for TFM.