Obrazowanie ultradźwiękowe wad za pomocą metod syntetycznej apertury

Abstract

ultradźwiękowe metody badań nieniszczących przechodzą obecnie metamorfozę od systemów z głowicami jednoelementowymi do systemów wielokanałowych z głowicami fazowymi (PA Phased Array). Prowadzony obecnie w Zakładzie Ultradźwięków IPPT PAN projekt ma na celu opracowanie uniwersalnej wielokanałowej platformy ultradźwiękowej oraz metod rekonstrukcji obrazów mogących znaleźć zastosowanie zarówno w medycynie, jak i w badaniach nieniszczących. Przeprowadzono wstępne badania mające na celu porównanie różnych metod rekonstrukcji obrazów wad w trybie B-mode. W tym celu dokonano akwizycji ech ultradźwiękowych od wad w szynie kolejowej i monobloku przypomocy ultrasonografu badawczego wyposażonego w 128-elementową głowicą fazową o częstotliwości 4 MHz. Uzyskane sygnały ech wysokiej częstotliwości poddano następnie obróbce cyfrowej w celu uzyskania obrazu B-mode. Zastosowano i porównano różne metody rekonstrukcji obrazu: klasyczny beamforming oraz metodę syntetycznej apertury. Wstępne wyniki wskazują na wysoką jakość rekon- strukcji metodą syntetycznej apertury, która zapewnia równomierną rozdzielczość poprzeczną w całej głębokości obrazowania. Zastosowanie alternatywnych schematów nadawczo-odbiorczych w metodzie syntetycznej apertury umożliwia dodatkowo optymalizację metody pod względem prędkości badania lub jakości obrazowania. Wyniki te potwierdzają przydatność i konkurencyjność metody syntetycznej apertury do stosowanej obecnie metody beamformingu. 

Ultrasonic flaw imaging using synthetic aperture methods 

Abstract

Nowadays ultrasonic methods of non-destructive testing have undergone transformation from systems with singleelement probes into multichannel systems with Phase Arrays probes (PA). The aim of the project currently conducted in Department of Ultrasound in IPPT PAN is to develop a versatile multichannel ultrasonic platform and image reconstruction methods in order to apply both in medicine and in non-destructive testing. Preliminary studies on comparison of different methods of the B-mode image reconstruction for flaw visualization have been done. The acquisition of ultrasonic echoes of defects in railway rail and monoblock, using the research medical ultrasound scanner equipped with 128-element phase array with 4 MHz frequency, has been performed. Then the resulting radio frequency signals of echoes were digitally processed in order to obtain B-mode image. Different methods of image reconstruction the classic beamforming and the synthetic aperture algorithm have been applied and compared. The experimental results indicate that the image reconstruction by synthetic aperture method has higher quality then classical beam-forming. It provides a uniform lateral resolution throughout the whole imaging depth. The application of alternative transmitting-receiving schemes for the synthetic aperture method additionally allows to optimize it in terms of speed of the testing as well as quality of the imaging. The results confirm usefulness the method and competitiveness of the synthetic aperture to the method of classical beam- forming being applied at present.