涂春磊，周曉軍，楊辰龍，馬華棟
浙江大學機械工程學系，浙江杭州

摘　　　要：針對超聲相控陣線性陣列在動態深度聚焦（ＤＤＦ）掃查過程中，發射聲場影響深度方向上檢測靈敏度的問題，提出一種利用陣列探頭相控延時原理形成多焦點聚焦聲場的方法，改變發射聲場聲束軸線方向上的聲壓分布，改善ＤＤＦ掃查中深度方向上檢測靈敏度的均勻性，實現ＤＤＦ檢測的優化。介紹動態深度聚焦的原理和應用，分析改善深度方向上檢測靈敏度均勻性的必要性；闡述多焦點聚焦發射聲場的方法；利用聲學理論和Ｍａｔｌａｂ工具對線性陣列聚焦聲場進行仿真，說明該方法對發射聲場聲束軸線聲壓分布均勻性的改善，通過ＤＤＦ掃查實驗驗證該方法能夠有效地改善深度方向上檢測靈敏度的均勻性。

關　鍵　詞：線性陣列；動態深度聚焦；多焦點聚焦發射聲場

１　引　言
超聲相控陣技術在２０世紀７０年代首先被應用于醫學診斷領域，隨著微電子技術與計算機技術的快速發展以及工業部門對無損檢測的要求不斷提高，在工業領域也得到了廣泛的應用。與傳統超聲檢測相比，相控陣超聲是通過控制多晶片的激勵順序和信號延時來改變焦點位置和聲束的方向，可以實現電子掃描（Ｅ掃描）、扇形掃描（Ｓ掃描）以及動態深度聚焦（ＤＤＦ）等多種掃描方法［１�玻玻�。動態深度聚焦（ＤＤＦ）作為相控陣超聲檢測中一個重要掃描方法，廣泛用于實際掃描檢測中。該掃描方法可以在一次掃描檢測過程中保證在整個掃描深度方向上有著相對均勻的靈敏度和分辨率。動態深度聚焦是在接收回波時對所有深度進行重新聚焦，在發射聲波時采用的單個聚焦脈沖。因此，發射聲場的聚焦與接收信號的聚焦不能一一對應，這還是會導致深度方向上檢測靈敏度和分辨率存在一定的差異。對于超聲相控陣動態深度聚焦的問題國外學者的相關研究較多［３�玻叮�。本文針對相控陣線性陣列探頭介紹了一種通過發射延時形成多焦點聚焦聲場的方法，使得聲壓在掃描深度方向分布較單個焦點聚焦更為均勻，從而改善ＤＤＦ掃查中深度方向上檢測靈敏度的均勻性。通過對線性陣列的聚焦發射聲場的仿真說明該聚焦方法對發射聲場聲束軸線上聲壓分布的改善，并通過實驗驗證該方法對優化ＤＤＦ掃描的有效性。

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