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你知道超声流动成像是什么吗?

文章来源: 贤集网       发布时间:2017-01-11
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超声波在介质传输中会产生能量衰减,且衰减率与介质的密度有关,因此超声流动成像主要用于具有一定密度差的多相流动过程,如化工过程检测、气动运输等。超声波与不同介质被测物体之间的作用分为3类:透射作用、反射作用、衍射作用。在实际应用中,这3种模式经常同时采用以获得更多的信息,此外也使用声速衰减与多普勒等方式实现流速剖面的重建。


你知道超声流动成像是什么吗?


透射式超声流动成像(ultrasonictransmissiontomography,UTT)利用超声波的透射衰减特性,假设超声波在流体中沿直线传播,其渡越时间(timeofflight)的变化和信号的幅值衰减与流体中的介质分布有关,通过各探头的投影数据重建相分布,也可通过多个渡越时间的测量值重建流速的标量场及涡流的向量场分布;在气-液两相流中,在超声传播路径中存在气泡等离散相时,接收端的超声波强度会发生衰减,且衰减强度与离散相尺寸有直接关系,因此可以利用空间多角度的超声衰减信息实现流动成像。


然而由于气-液相间声阻抗分布呈现的强不均匀性,超声波在气-液界面上会产生近99%的反射,很难重建出很好的图像,通常可采用二值逻辑重建方法获得管道中的气-液两相分布。反射式超声流动成像(ultrasonicreflectiontomography,URT)的超声波发射源同时作为超声波接收装置,通过获取超声在多相介质中的渡越时间的变化和信号的幅值衰减得到多相介质分布。反射式超声流动成像系统依据接收方式不同分为自发自收和一发多收式2种。


但在气-液两相流中,气-液两相间巨大的声阻抗差异,导致超声波在液-气界面上发生全反射,而且由于实际流型的复杂性,两相界面的法向指向几乎随机的,当采用超声波反射法层析成像,获得的检测信号不准确,导致信息的部分丢失和全部丢失,增加了URT系统设计的难度。


超声流动成像(ultrasonictomography,UT)的应用受到如下几方面限制:在大多数材料中,超声波的衰减严重,并且当介质处于不同形态(气态、固态与液态)时超声波的衰减强度相差很大,难以对其衰减进行准确建模。此外,超声波的传输依赖于频率,且其波长与普通物体尺寸相当,因此会发生严重的散射、反射等作用,且各种作用随机发生,相互掺杂,给测量分析带来难度。


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