超声层析成像检测系统的研究与实现

2011-08-27 15:13:24来源: 互联网

1 引言
    层析成像CT(Computed Tomography)是指通过物体外部检测到的数据来重建物体内部(横截面)信息的技术,又称为计算机辅助断层成像技术。它是把不可分割的对象假想切成一系列薄片,分别给出每一薄片上的物体图像,然后再把该系列图像叠加起来,从而得到物体内部图像。它是一种由数据到图像的重建技术,通过伪彩色图像反映被测材料或制件内部质量,定性、定量分析其缺陷,从而提高检测的可靠性。层析成像技术创新了探测物质内部结构。该技术可应用于多种能量波和粒子束,如X射线、电子质子、超声波等。
    CT应用超声波能量称为超声层析成像U-CT(Ultrasonic-Computed Tomography)。早期研究假设超声波在物体内部以直线传播,利用发射器到接收器之间的时间延迟或振幅衰减,重建物体内部的声速、吸收特性等参数。但实际超声波具有明显的衍射特征,在界面上具有显著的折射、衍射,因而传播路径复杂,这使得U-CT的理论研究和X射线层析成像(X-CT)有所不同。获得更清晰的图像检测效果则成为首要问题,因此,这里提出一种超声层析成像检测系统的设计。


2 超声CT阵列检测方法
    针对超声层析成像检测中数据提取较困难的特点,为提高精度,在深入研究超声场的特点,结合数字化技术,这里并未采用目前主流的依次排列的一线式布置方法,而是采用环绕式阵列检测方法,如图1所示。

    根据试件形状,将探头阵列按照一定次序捆绑在试件周围,其原则是应均匀布置,这样有利于数据处理过程中网格的划分和射线追踪。在脉冲信号的控制下,当其中一个作为发射探头时,其余探头作为接收探头,各个探头依次发射超声波信号。探头的个数由所测试件的大小、测量精度、网格划分情况等因素决定。采取该布置方法的优点:可实现任意形状试件的检测,具有良好的通用性;获得较精确的检测信息。


3 基于DSP的超声CT成像系统的总体设计
    该系统由超声发射接收电路、信号采集、控制电路、信号处理与显示部分组成,如图2所示。整个超声CT成像检测系统由数据(声时)采集、数据处理,以及图像处理显示3部分构成。所需设备和元件包括:若干超声发射探头和接收探头;由单片机组成的脉冲控制电路;2个读写存储器RAM;2个由DSP组成的数字信号处理电路(分别内置射线追踪程序和反演迭代程序),及DSP驱动的显示阵列LCD。

    超声发射装置是由脉冲控制电路以一定周期发射超声波,接收探头接收信号后,通过高精度计时器得到最小走时矩阵,并存储于存储器1,从而完成数据采集;由存储器1中的最小走时矩阵初步建立(假定超声直线传播)介质内部的慢度矩阵,南慢度矩阵按照射线追踪得到走时路径,存储于存储器2,按照存储器1,2中的信息,经DSP处理,完成方程求解,得到最终精确的慢度矩阵,完成该系统的核心功能一数据处理;重建的慢度矩阵转化为灰度值,由DSP控制LCD显示阵列。最后由工程技术人员对照标准的无缺陷的介质,分析试件,确定有无缺陷,缺陷的位置,大小以及严重情况。

[1] [2]

关键字:超声层析  成像检测

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2011/0827/article_3339.html
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