朱宇宏 ，陈华斌 ，王 燕 ，姚 强 ，赵亮强

(1.江苏省产品质量监督检验研究院，江苏 南京 210029；2.上海交通大学 材料科学与工程学院焊接所，上海 200240)

0 前言

超声衍射时差技术又称超声渡越时差法（Time of Flight Diffraction，TOFD），是一种依靠从缺陷的端角和端点处得到的衍射能量来检测缺陷的方法，也叫裂纹端点衍射法或尖端反射法[1]。根据缺陷端部产生的衍射信号时间差对缺陷进行定位和定量。根据TOFD原理，在非平行扫查（D扫）条件下，缺陷深度是假定缺陷位于探头连接线中心正下方时所得的结果，忽略了缺陷水平误差，故仅通过D扫描无法准确表征缺陷在焊缝的横向位置，为了精确获得缺陷高度及其相对于焊缝中心位置，须进行平行扫描（B扫描）。利用该方法进行B扫描时，探头跨越缺陷移动，探头发出的波束分布在一定角度范围内[2-4]。当某一时刻缺陷尖端正处于两探头连线的中垂线上时，波程最小；而当缺陷靠近或远离此中垂线时，波程逐渐增加。缺陷尖端的衍射信号在B扫描图像呈抛物线状，导致图像的横向分辨率较低，无法准确区分两个横向接近的不同缺陷。

从合成孔径雷达技术发展过来的超声合成孔径聚焦成像（SAF）方法，通过低的工作频率和较小的换能器孔径获得较好的分辨率。合成孔径聚焦作为超声TOFD后处理方法，能够提高聚焦区域的横向分辨率，同时在聚焦区域产生动态聚焦效果[5]。

本研究利用SAFT对TOFD图谱进行波束锐化和图像增强。首先根据TOFD原理推导出缺陷尖端衍射回波的参数模型和多普勒频移，继而利用匹配滤波实现TOFD衍射信号的波束锐化，以此提高B扫图谱的横向分辨率。……