1、超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)以其對(duì)人體安全無(wú)害、攜帶表征被檢對(duì)象內(nèi)部結(jié)構(gòu)的聲學(xué)信息豐富及易與信息科學(xué)技術(shù)相融合等優(yōu)勢(shì)，成為了各類(lèi)部件和材料質(zhì)量監(jiān)控的有效手段，在眾多領(lǐng)域中得到了廣泛地應(yīng)用，對(duì)現(xiàn)代工業(yè)、國(guó)防軍工和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展產(chǎn)生了舉足輕重的影響。而超聲成像作為定量超聲無(wú)損檢測(cè)最為重要的技術(shù)手段，借助圖像化技術(shù)友好直觀地表征被檢對(duì)象的內(nèi)部缺陷，降低檢測(cè)人員的操作難度，并減少人為因素對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響;同時(shí)，也對(duì)超聲無(wú)損檢測(cè)向無(wú)損評(píng)價(jià)的發(fā)展起到巨大的推動(dòng)

2、作用。因此，超聲成像技術(shù)成為了當(dāng)今無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域最為熱門(mén)的研究課題之一，受到了學(xué)術(shù)界和工程界的普遍重視，現(xiàn)已發(fā)展了眾多的超聲成像方法。然而，隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展進(jìn)步，對(duì)超聲成像技術(shù)在穩(wěn)定性、分辨率、實(shí)時(shí)性及應(yīng)用適應(yīng)能力方面都提出了更高的要求。而由于超聲成像牽涉超聲發(fā)射、調(diào)理、接收和分析處理等步驟，也存在機(jī)械或電子掃查以及耦合等過(guò)程，面向的對(duì)象和需要的功能多種多樣，因而采用傳統(tǒng)儀器的結(jié)構(gòu)已很難滿(mǎn)足超聲成像系統(tǒng)的高性能發(fā)展需求?；谝陨媳尘?/p>

3、，在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“圓柱類(lèi)部件高性能自動(dòng)化相控陣超聲成像檢測(cè)理論與技術(shù)的研究”(No.51675480)資助下，本學(xué)位論文提出開(kāi)展基于虛擬儀器架構(gòu)的高性能超聲成像系統(tǒng)的研發(fā)。根據(jù)虛擬儀器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，在明確超聲成像檢測(cè)機(jī)理的基礎(chǔ)上，開(kāi)展多軸機(jī)械掃查的運(yùn)動(dòng)跟蹤與控制以及自動(dòng)化超聲成像檢測(cè)理論與技術(shù)的研究，重點(diǎn)解決實(shí)時(shí)高分辨率成像及成像結(jié)果友好表征等關(guān)鍵問(wèn)題。同時(shí)，采用虛擬儀器架構(gòu)，將超聲無(wú)損檢測(cè)與機(jī)電一體化技術(shù)相結(jié)合，研發(fā)出一套

4、高性能超聲成像檢測(cè)系統(tǒng)，并開(kāi)展相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究，以驗(yàn)證本文技術(shù)和系統(tǒng)的有效性。主要的研究工作體現(xiàn)在:
　　第一章論述了超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)現(xiàn)代工業(yè)的重要作用以及開(kāi)展超聲成像技術(shù)研究的重要意義，系統(tǒng)總結(jié)了超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)，指出超聲成像技術(shù)所存在的主要問(wèn)題，明確本文的研究?jī)?nèi)容，為后續(xù)的研究指明了方向。
　　第二章分析了超聲波的傳播機(jī)理和超聲換能器的輻射聲場(chǎng)分布特性，介紹了超聲C掃查成像原理，為超聲成像技術(shù)的研究奠

5、定了必要的理論基礎(chǔ)。同時(shí)，在明確超聲成像系統(tǒng)功能目標(biāo)的基礎(chǔ)上，采用PXI總線完成了基于虛擬儀器架構(gòu)的高性能超聲成像系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)，并對(duì)各功能模塊進(jìn)行介紹。
　　第三章在完成多軸超聲掃查裝置機(jī)械本體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，采用基于PXI總線的多軸運(yùn)動(dòng)控制卡實(shí)現(xiàn)了空間運(yùn)動(dòng)的跟蹤與控制，為超聲成像技術(shù)的研究奠定了必要的技術(shù)基礎(chǔ)。同時(shí)，在明確超聲C掃查工藝的基礎(chǔ)上，建立了多種掃描路徑的理論模型及分析了各種路徑的掃描效率，并探討了掃描步距對(duì)成像精

6、度的影響，為超聲C掃查路徑的規(guī)劃及相關(guān)參數(shù)的選擇提供指導(dǎo)原則。
　　第四章開(kāi)展超聲C掃查成像及其結(jié)果處理技術(shù)的研究。在完成超聲脈沖回波信號(hào)消噪的基礎(chǔ)上，采用最鄰近與雙線性相結(jié)合的插值法和RGB顏色映射策略實(shí)現(xiàn)了超聲C掃查圖像的二維表征，并利用基于相位遷移的合成孔徑成像技術(shù)有效改善了超聲成像橫向分辨率。同時(shí)，針對(duì)傳統(tǒng)算法提取缺陷圖像邊緣的局限性，采用Snake模型發(fā)展了一種超聲C掃查缺陷成像的邊緣提取技術(shù)，精確定征缺陷的信息。