材料各向异性对超声检测的影响

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超声波探伤不确定度的评定

S ( x) =
求》标准中明确规定对校准实验室和进行自校准的检测室均应具有并应用评定测量不确定度的程序 ,
收稿日期 :2004206223
1
n- 1
∑( x
i
- x)
2
= 0 . 52 mm
则其测量不确定度为
2005 年第 27 卷第 2 期
65
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1. 2. 1 仪器荧光屏读数引入的不确定度
则 uB =
0. 83 %
uB1 + uB2 + uB3 + uB4 =
2
2
2
2
0. 005 82 + 0. 005 82 + 0. 000 052 + 0. 001 452 = 1. 3 超声波探伤时声程的合成不确定度
声程读数误差为每 100 mm 约 ± 1 mm ,按均匀分布 ,置信因子 K 取 3 , 误差区间半宽度 1 mm , 其不确定度为 u = 1/ 3 = 0. 58 mm 。则由声程读数误差引起的相对不确定度为
测量不确定度从词义上理解 , 意味着对测量结果可信性、有效性的怀疑程度或不肯定程度。由于被测量定义的不完善和人们对其认识的不足以及对测量过程控制的不完善 , 均会产生测量结果的不确定度。测量不确定度的定义是 : 表征合理地赋予被测量之值的分散性 , 与测量结果相联系的参数。传统的误差评定 ,由于概念和数据处理方法的不一致 , 使测量结果缺乏可比性。因此 , 国际标准化组织 ( ISO ) 等七个国际组织 1993 年联合发布了《测量不确定度表示指南》。在我国采用国际通用方法对测量不确定度进行评定和表示 , 不仅是学科间交流的需要 , 也是全球市场经济发展的需要 [ 1 ,2 ] 。

各向异性岩体超声波测试试验研究

第29卷　第6期重庆建筑大学学报Vol.29　No.6 2007年12月Journal of Cho ngqing Jianzhu University Dec.2007各向异性岩体超声波测试试验研究3涂忠仁1,2(1.重庆交通大学　河海学院,重庆　400074;2.清华大学　水沙科学与水利工程国家重点实验室,北京　100084)摘要:以厦门海底隧道为工程背景,开展一系列声波测试工作,研究了岩样内部裂隙及岩样致密性对声波参数的影响。

研究表明:岩样内部的裂隙会对横波产生阻波效应,使横波波速在阻波效应发生的方向上波速明显降低,而对纵波波速则影响不大;松散的内部结构引起的几何弥散效应、反射等现象,不仅使横波和纵波的波速明显减小,而且会降低纵波的主频和振幅。

关键词:各向异性;岩体;超声波测试;海底隧道中图分类号:U45;TU45 文献标志码:A 文章编号:1006-7329(2007)06-039-05U ltrasonic T est R esearch on Anisotropic R ock MassTU Zhong2ren1,2(1.School of River and Ocean Engineering,Chongqing Jiaotong University,Chongqing,400074P.R.China; 2.State Key Laboratory of Hydroscience and Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084,P.R.China)Abstract:Indoor sound wave measurement s were taken to st udy t he influence of inner cracks and specimen compactibility on t he ult rasonic wave parameters.Measurement s were taken at t he Xiamen submarine t unnel p roject in P.R.China.Test result s show t hat inner cracks generate t he wavestop effect on S2waves,t hereby rapidly decreasing S2wave velocity.As for P2waves,inner cracks have minimal influence on t heir velocity.Test result s also show t hat loo se2packed microst ruct ure specimens reduce not only t he S2waves velocity but also t he P2waves velocity,dominant frequency and amplit ude due to t he effect s of geomet ry scattering and reflection. K eyw ords:anisot ropy;rock mass;ult rasonic test;submarine t unnel 厦门市翔安海底隧道是我国首条在建的海底公路隧道,设计时对隧道衬砌周围的岩体是按荷载———结构观点进行处理的,即:衬砌周围岩体既是施加在衬砌结构上的荷载,同时也与衬砌一道承受其外部的山体围岩压力。

煤样的超声速度和衰减各向异性测试实例

第21卷　第2期地　球　物　理　学　进　展Vol.21　No.22006年6月(页码:531～534)PRO GRESS IN GEOP H YSICSJ une.　2006煤样的超声速度和衰减各向异性测试实例赵　群1,2,　郝守玲2(1.成都理工大学,成都610059;2.中国石化石油勘探开发研究院南京石油物探研究所,南京210014)摘　要　我们利用脉冲传输技术对某一煤层采集的岩样,加工成两类模型(22个8面体和两个20面柱体样品)做超声P 波和S 波测试.测试分析结果表明:煤样中定向排列的裂隙存在产生明显的速度各向异性、横波分裂和衰减各向异性.同时还发现纵波的动力学特征变化比运动学特征更明显,纵波衰减随裂隙方位的变化明显大于横波.这为利用纵波属性的变化进行裂隙检测和预测提供可靠实验依据.关键词　煤层,裂隙,各向异性,方位,衰减,超声测试中图分类号　P631 文献标识码　A 文章编号　100422903(2006)022*******Anisotropy test instance of ultrasonic velocityand attenu ation of coal sampleZHAO Qun 1,2,　HAO Shou 2ling 2(1.Cheng du Uni versit y of Technolog y ,Cheng du 610059,China;2.I nstit ute of Geophysical Pros pecti ng ,S I N O P EC Research I nstit ute of Pet roleumEx ploration and Develop ment ,N anj ing 210014,China )Abstract The technique of impulse transmission can process colleced samples of coal bed into two kinds of models (22entries 10side style and 2entries 20side style )which can be used in ultrasonic testing of compression wave and shear wave.According to ultrasonic testing results ,Velocity anisotropy 、shear wave splitting and attenuation anisotropy are caused by the existence of directional arrangement of f ractures in the coal samples.At one time ,we have found evi 2dently the dynamics characters of compression wave than the kinematics one ,and compression wave attenuation with azimuth changes of f ractures are evidently high shear wave.Therefore ,it offers reliable experiment foundation for de 2tecting and predicting fractures by using compression wave attributes changes.K eyw ords coal bed ,f ractured ,anisotropy ,azimuth ,attenuation ,ultrasonic testing收稿日期　2005207209;　修回日期　2005210209.作者简介　赵群,高级工程师,1959年生:1984毕业于成都地质学院石油物探专业.现在南京石油物探研究所从事地震物理模型实验和岩石物理等方面研究,成都理工大学信息工程学院在读博士研究生.(E 2mail :zhaoqun @ 或zhao_qq59@sina.con )0　引　言随着油气与煤层气勘探开发深入发展,迫切需要研究、解决裂隙等复杂地质问题.在各向同性介质的背景上存在定向排列的裂隙时,由于裂隙的散射作用,形成各向异性[1].最为典型的是平行、定向排列的裂隙,表现为方位各向异性[2].Vmder 、Bamford 和crampin 等人[3]的研究成果表明,由于裂缝的存在或其他因素引起的地层的各向异性程度为10%是很常见的,最大可达30%以上,这给地震资料的处理和解释带来的影响是不容忽视的.探讨裂缝带来的影响,可以更合理地选择处理参数,并减少解释的多解性,更重要的是这些地震属性的变化可以反映裂缝的方位和密度等分布特征,通过它们可以认识裂缝的分布状况,这对于油气藏、煤层气的勘探开发有着重要的意义[5～9].裂缝的存在对弹性波的两种重要性质,即速度和衰减有很大影响.裂缝一般使地震波速度降低,使地震波衰减增大[7,8].裂缝的存在将导致介质属性的变化,不同的裂缝发育模式具有不同的表现特征.为了研究煤层各向异性和衰减,认识P 波和S 波通过煤层介质传播的特性,我们在某工区采集了一批煤层岩样,并加工成两类模型,然后利用超声测试技术对模型纵波和横波(S 1和S 2)速度、振幅进行测地　球　物　理　学　进　展21卷定.测试结果表明:裂隙方位对P 波和S 波速度及衰减产生明显的影响;沿着裂隙方向,P 波速度最大,P 波能量衰减最小,可产生横波分裂.随裂缝方位变化,地震波振幅呈现出明显的W 型衰减.同时实验还发现纵波的动力学特征变化比运动学特征更明显,纵波衰减随裂隙方位的变化也明显大于横波.煤层是一种松软的沉积岩体,而且岩体内具有无数的缝隙和界面,因此煤岩对声波的吸收能力是很强的[4].尤其对于超声测试,它要求激发换能器有较高发射功率,接收换能器的灵敏度高,A/D 转换动态范围要大.因此,专门对煤层岩样裂缝测试研究开展的甚少.1　实验室测试利用脉冲传输技术,对煤样加工成型的模型在常态下进行超声的纵横波测试.本次实验使用的是自制压电陶瓷柱状纵横波换能器,其中横波换能器具有偏振特性,它是由剪切型压电晶片制成的.频率的选择依据是根据波的反射和衍射的基本定理[4].要避免不必要的波的反射,至少应使波长大于障碍物的尺寸,最好远大于障碍物的尺寸.对于200KHz 的超声频率,若煤岩声速大约在1800m/s 左右时,其波长为:λ=0.009m.即对于9mm 的裂缝宽度就开始出现反射现象.而我们所研究的煤样的裂缝是微裂缝,故选用200KHz 频率换能器,样品长度为10cm 满足要求. 实验过程是把接收和激发换能器置于模型对应的两个侧面,分别对压缩波(P 波)和剪切波(S 1和S 2)速度和振幅进行测量.图1　测试煤样品模型1示意图Fig.1　Schematic drawing of testingsample of coal for model1图2　测试煤样品模型2示意图Fig.2　Schematic drawing of testingsample of coal for model 2 测试所用的模型样品是从某地区煤层采集的岩样加工而成.选取具有明显层理(裂缝)煤样作为模型材料.其中模型1样品22块(由于煤样加工由一定的难度,因而各模型的尺寸不一致,它们只能用于速度各向异性的研究.),见图1模型1示意图;模型2加工成为20面柱体,见图2模型2示意图. 从上图得知模型的主裂缝方向已确定.图1中的三个不同测试方向分别对应裂缝发育三种分布模式:与层面垂直的裂缝(模型测点1)、与层面主轴夹角为450的裂缝(模型测点2)和与层面平行的裂缝(模型测点3).图2的10个测点.测试过程将换能器极化强度基于平行裂缝方向开始以18度增量以相同方向移动,逐次测量P 波和两个方向S 波,以便研究定向排列的裂隙引起的速度各向异性、横波分裂和衰减各向异性.2　测试数据及分析模型1(22块煤样)测试结果.图3为三个不同方向测点的P 波速度图.图3纵波速度分析由于裂缝的存在或其他因素引起的该区煤层各向异性程度为10%～20%之间.三个不同方向测点速度变化范围:垂直裂缝测点在2084m/s ～1449m/s 之间,与裂缝面成450测点在2138m/s ～1558m/s 之间,平行裂缝测点在2394m/s ～1735m/s 之间.2352期赵　群,等:煤样的超声速度和衰减各向异性测试实例图3　模型1煤样三个不同方向测点的P 波速度Fig.3　P 2wave velocity resulting f rom threedifferent direction for model1图4　模型1煤样三个不同方向测点的S 1、S 2波速度Fig.4　S 12and S 22wave velocity resulting f rom three different direction for model 1 图4(a 、b 、c )为三个不同方向测点的横波S1和S2速度图.(a 、b 、c )所反映的是三个不同裂缝方向横波分裂.图4(a )为垂直裂缝方向几乎没有横波分裂迹象,即S 1和S 2波速非常接近.图4(b )测线与裂缝面成450有横波分裂,但不够明显,有些样品出现,有些样品没有这一现象.图4(c )测线平行裂缝面存在明显的横波分裂.图5所示模型2沿不同方位测点测试的P 波和S 1和S 2速度变化特征(P 速度最大为2053m/s ,最小为1949m/s ,S 1速度最大为1640m/s ,最小为1470m/s ,S 2速度最大为1400m/s ,最小为1062m/s ).在传播方向与裂缝方向一致时,纵波和横波速度最大,并随传播方向与裂缝方向夹角的增大而减小,在传播方向与裂缝面垂直时达到极小值.并且横波速度变化梯度明显大于纵波,S 2速度变化梯度大于S 1.图5　模型2沿不同方位P 波和S 1和S 2速度Fig.5　P 2,S 12and S 22wave velocity resultingf rom different azimuth for model2图6　模型2沿不同方位P 波和S 1和S 2振幅Fig.6　P 2,S 12and S 22wave amplitude resultingf rom different azimuth for model 2 图6显示的是模型2沿不同方位测点的P 波和S 1和S 2地震波振幅变化特征.应该注意到实验中的P 波和S 波震源有相同频率成分和相同的能量,而在P 波记录上有的测点噪声很大(400～600),而在横波记录仍显示出通过垂向传播的一些能量.垂直方向传播的P 波和S 波的吸收大于水平方向的P 波和S 波的吸收,而纵横波振幅衰减最大的乃是在400～600之间.对于平行裂缝传播的水平方向的地震波衰减较小,而且信噪比要比其它传播方向高的335地　球　物　理　学　进　展21卷多.从图6我们清晰看出纵横波随裂缝方位(00～1800)的变化振幅能量呈现出明显的W型衰减.其中纵波衰减梯度明显大于横波,横波S1衰减梯度小于横波S2[10～17].3　结　论(1)裂隙方位对P波和S波速度及衰减产生一定的影响.即不同分布方式的裂缝诱导的各向异性性质不同,典型的平行、定向排列的裂隙,表现为对介质速度、衰减的方位各向异性.速度的变化与裂缝的分布具有很好的对应关系;沿着裂隙方向,P波速度最大;垂直裂隙方向,P波速度最小.垂直于裂缝的方向上不产生横波分裂,平行于裂缝的方向上产生明显的横波分裂现象,尤其在与裂缝呈45°角入射时横波分裂现象最明显.(2)纵横波随裂裂隙方位变化,其地震波振幅呈现出明显的W型衰减.(3)纵波衰减随裂隙方位的变化幅度比纵波传播速度的变化幅度大,表明纵波的动力学特征变化比运动学特征更明显.(4)纵波衰减随裂隙方位的变化明显大于横波;纵波速度随裂隙方位的变化小于横波[18～20].上述结论表明:利用纵横波属性的变化进行裂隙发育带的检测是可行的.应用纵波动力学特征作裂隙发育带检测比运动学特征更为有效.本文给出的两类模型及观测方法与野外井间地震的观测甚为相似.所以实验室内对岩石样品的进一步观测研究,必将有助于野外地质和地震勘探资料的解释.致　谢　本项目在测试及研究过程中得到中石化南京石油物探研究所实验室的同仁们的热情帮助,在此谨表谢意!参　考　文　献(References):[1]　吴如山,安艺敬.地震波散射与衰减(上)[M].北京:地震出版社,1993.[2]　桂志先,贺振华,张小庆.基于Hudson理论的裂隙参数对纵波的影响[J].江汉石油学院学报,2004,26(1):45～47.[3]　Crampin S.A review of Wave motion in anisotropy andcracked elastic2medium.Wave Motion,1981,3.[4]　郝守玲,赵群,周正仁.EDA介质的P波方位各向异性—物理模型研究[J].石油地球物理勘探,1998,33(增刊2):54～62. [5]　曹均,贺振华,黄德济,等.储层孔(裂)隙的物理模拟与超声波实验研究[J].地球物理学进展,2004,19(2):386～391.[6]　He Z Y,Amos Nur.应力引起的岩石超声速度和衰减各向异性[A].第62届SEG年会论文集[C].石油工业出版社,406～412.[7]　Andrew Shatilo,G lenn Pool.油田砂岩的超声P波衰减与孔隙度、渗透率和粘土含量的关系[A].第66届SEG年会论文集[C].石油工业出版社,296～298.[8]　贺振华,李亚林,张凡,等.定向裂缝对地震波速度和振幅影响的比较—实验结果分析[J].物化探计算技术,2001,23(1):1～5.[9]　万志超.各向异性介质中传播的地震面波及其数字仿真研究[博士论文][D].北京:中国科学院地球物理研究所,1995. [10]　Rai C S,Hanson K E.Shear2wave velocity anisotropy in sed2imentary rock:A laboratory study[J].Geophysics,1988,1:53.[11]　席道瑛,刘斌.孔隙流体饱和砂岩的衰减与频率的相关性[J].石油地球物理勘探,1998,33(1):66～77.[12]　席道瑛,邱文亮.孔隙流体饱和砂岩的衰减与孔隙率和饱和度的关系[J].石油地球物理勘探,1997,32(2):196～201. [13]　王辉,常旭,等.时间域相邻道地震波衰减成像研究[J].地球物理学报,2001,44(3):396～403.[14]　陈培善地震波衰减灾我国的进展[J]地球物理学报,1994,37(1):231～241.[15]　凌云.大地吸收衰减分析[J].石油地球物理勘探,2001,36(1):1～8.[16]　王辉,常旭,等.井间地震波衰减成像的几种方法[J].地球物理学进展,2001,16(1):104～109.[17]　裴江云.陈树民.近地表Q值求取及振幅补偿[J].地球物理学进展,2001,16(4):18～22.[18]　Li X Y,Yuan J.Converted wave imaging in inhomogeneous,anisotropic media:Part I2parameter estimation[A].In:63rdEA GE Conference,Expanded Abstract s[C].2001,109. [19]　Li X Y,Yuan J.Converted wave imaging in inhomogeneous,anisotropic media:Part II2prestack migration[A].In:63rdEA GE Conference,Expanded Abstract s[C].2001,114. [20]　王光杰,陈东.多波多分量地震探测技术[J].地球物理学进展,2000,15(1):54～60.435。

奥氏体不锈钢焊缝相控阵检测技术

奥氏体不锈钢焊缝相控阵检测技术发布时间：2021-05-10T07:40:49.031Z 来源：《中国科技人才》2021年第7期作者：邹德丽[导读] 奥氏体焊缝组织特点：奥氏体柱状结晶，晶粒粗大，焊缝熔合面与基体金属界面组织差异。

焊接工艺规范影响，不同材质、不同焊接参、数焊缝组织不同，都会影响声波传播。

天津达祥精密工业有限公司天津 301701摘要：核工业中常见的焊接奥氏体不锈钢部件的检测是具有挑战性的。

奥氏体焊缝中存在着各向异性的、不均匀的晶粒结构，导致了焊缝的衰减、散射和弯曲。

这些影响降低了任何超声波检测技术的缺陷检测和尺寸调整能力。

由于表面几何形状的不规则，检查焊接余高没有被移除的部件甚至更加困难。

先前已经生产了一种包含线性阵列换能器耦合的相控阵装置。

该装置通过低损耗膜封装的水路将超声能量耦合到被测组件中。

现在已经生产了一种双晶体耦合装置，它包含两个在同一壳体内相邻的线性相控阵。

每个阵列的延迟规律可以通过电子控制来实现聚焦超声波能量。

阵列相对于另一个阵列成一定角度，以便换能器在与声束交叉点对应的深度处提供伪聚焦效果。

这种类型的设计用于提高缺陷响应的信噪比，并与简单的线性相控阵传感器检测相比降低噪声。

此外，还开发了一种增强的检测系统，可以使用线性和双晶膜耦合设备快速采集和处理扫描的全矩阵捕获(FMC)检测数据。

本文将介绍一个奥氏体不锈钢完整焊缝检测的实验结果，该组件带有未修整的余高。

这些结果表明，在大型复杂结构中可以可靠地检测出小侧壁融合缺陷。

1.背景奥氏体焊缝组织特点：奥氏体柱状结晶，晶粒粗大，焊缝熔合面与基体金属界面组织差异。

焊接工艺规范影响，不同材质、不同焊接参、数焊缝组织不同，都会影响声波传播。

一般不锈钢母材的晶粒度比碳素钢要大，晶粒直径一般在 0.1mm以上，而普通碳素钢的晶粒直径为0.02~0.06mm。

因此，超声波在不锈钢母材上的传播衰减相对要大一些，示波屏上会有林状回波，林状回波幅度随探头频率的增加而变得显著。

超声检测模拟判断题

第一部分判断题(在每题前面括号内打“X”号表示〃错误"，打“J”表示“正确〃))1.超声检测既可以检测工件表面缺陷，也可以检测工件内部缺陷。

)2.位移随时间的变化符合余弦规律的振动称为谐振动。

)3.超声波在理想介质中的传播，其本质是物质和菖缰同时进行传播。

)4.只要有初始振动的波源，机械振动就可以传播。

)5.从公式C=入f可以看出，声速C与频率f成正比，因此高频时的超声波传播速度比低频时大。

)6.质点完成五次全振动所需要的时间，可以使超声波在介质中传播五个波长的距离。

)7.由于入X∕f,声速一定时，频率越高，波长越短。

)8.纵波是指质点的振动方向与波的传播方向垂直的波型。

)9.超声横波能在固体、液体和气体介质中进行传播。

)10.在空气中不仅能传播纵波，也能传播横波。

)11.横波不能在液体中传播，因此横波探伤时，不能使用液体耦合剂。

)12.球面波振幅与距离成反比。

)13.球面波振幅与距离的平方根成反比。

)14.柱面波振幅与距离成反比。

)15.平面波振幅与距离成反比。

)16.在超声检测中最常用的超声波是连续波。

)17.对脉冲波，脉冲越短，则频带越宽。

)18.相同条件下，同一固体介质中，纵波、横波、表面波的传播速度均为常数。

)19.同一固体介质中，声速与波型无关。

)20.声速是声能量传播的速度。

)21.声速是介质中质点振动的速度。

)22.声速是介质中质点按波的方向移动的速度。

)23.垂直线性良好时，超声检测仪荧光屏上脉冲的高度与声压成正比。

()24.声强与声压的平方成正比。

()25.声压与声强的平方成正比。

()26.在同一固体材料中，传播纵波和横波时的声阻抗相同。

()27.有限尺寸平面状波源发出的超声波，在声源附近声压出现极大值和极4能是由于干涉现象造成的。

()28.波阵面的位置和形状随时间的变化，可用惠更斯原理进行解释。

()29.散射和衍射是超声波单独具有的特性。

()30.频率相同时，同种介质中障碍物尺寸越大，衍射越强。

不同滤波方法对超声图像分割的影响

CHEN Hang, L IU Q i School of Electrical Information, Sichuan University (Chengdu, 610065, China)
【Abstract】 In order to exp lore the influences of different filtering methods on the segm entation of U ltrasonic Images, this thesis analyzes the U ltrasound Images of B reast tumor through the way of anisotrop ic filtering as well as the method of Gabor filtering. Then it uses the methods of snake and the level set to segm ent the filtered images re2 spectively under the condition of the same param eters. The test results show that different filtering methods have great impacts on the Convergence of target im age segmentation, the edge smooth and the overall effect of contour ex2 traction, which has offered a reference to selection of the p roper filtering.
·140·
《生物医学工程学进展》2009年第 30卷第 3期研究论著

超声波在材料检测中的声学机理

超声波在材料检测中的声学机理一、超声波在材料检测中的重要性超声波检测是一种非破坏性检测技术，广泛应用于材料的无损检测领域。

它通过发射高频声波进入材料内部，并根据声波的反射、折射、散射和吸收等特性，来检测材料的内部结构和缺陷。

超声波检测技术具有高分辨率、高灵敏度、操作简便和成本低廉等优点，使其成为材料检测中不可或缺的工具。

1.1 超声波检测的原理超声波检测基于声波在不同介质中的传播特性。

当超声波从一种介质传播到另一种介质时，会发生反射和折射现象。

材料内部的缺陷或结构变化会引起声波传播特性的改变，从而被检测设备捕捉并分析。

1.2 超声波检测的应用领域超声波检测技术在多个领域都有应用，包括但不限于：- 金属材料的内部缺陷检测，如裂纹、孔洞和夹杂物。

- 非金属材料的完整性检测，如塑料、橡胶和复合材料。

- 焊接和连接部位的质量评估。

- 管道和压力容器的壁厚测量和腐蚀检测。

1.3 超声波检测技术的发展随着科技的进步，超声波检测技术也在不断发展。

现代超声波检测设备集成了先进的信号处理技术和图像显示技术，提高了检测的准确性和效率。

此外，自动化和智能化的检测系统也在逐渐成为研究的热点。

二、超声波在材料检测中的声学机理2.1 超声波与材料的相互作用超声波在材料中的传播涉及到多种声学现象，包括声波的发射、传播、散射、反射和吸收。

这些现象共同决定了超声波在材料检测中的有效性。

2.2 声波的发射与接收超声波检测通常使用压电换能器作为发射和接收装置。

压电换能器可以将电能转换为机械振动，产生超声波；同时，也能将接收到的机械振动转换为电信号，供分析使用。

2.3 声波在材料中的传播特性声波在材料中的传播速度取决于材料的密度和弹性模量。

在均匀材料中，声波以恒定速度传播；而在存在缺陷或结构变化的材料中，声波的传播速度和路径可能会发生变化。

2.4 缺陷的声学表征材料内部的缺陷，如裂纹、孔洞等，会引起声波的散射和反射。

通过分析这些声波的变化，可以推断出缺陷的位置、大小和形状。

基于各向异性扩散方程的超声图像去噪与边缘增强

Abstract : Utilizing the echoic intension and distribution of different organizations and local details ,ultrasonic image catches the important medical pathological changes. However ultrasonic image may be contaminated by the speckle noise in its forming process , which degrades image quality specially concealing some details ,and works disadvantages to image segmentation ,character extraction and image recognition ,disease diagnosis and quantitative analysis. Using local coordinate transform ,the first and second order normal derivatives of edge and local detail and the hyperbolic tangent function ,also combining the anisotropic diffusion equation ,we have put forth an ultrasonic image denoising and edge enhancement scheme ,which can preserve edges ,local details and ultrasonic echoic bright strips on denoising. This has been indicated theoretically and experimentally. Key words : ultrasonic image ; anisotropic diffusion ; normal derivatives ; hyperbolic tangent function ; denoising ; edge enhance 2 ment

基于各向异性扩散的超声医学图像滤波方法

基于各向异性扩散的超声医学图像滤波方法3彭　韵1,李德玉1,林江莉1,汪天富1,郑昌琼1,唐　红2,饶　莉2(1.四川大学373信箱生物医学工程中心,四川成都610065;2.四川大学华西医院心内科,四川成都610041)摘要:目的将各向异性扩散方法应用于超声医学图像的去噪处理。

方法采用基于各向异性扩散的偏微分方程,其初始值为输入图像,转化为差分格式迭代求解滤波结果,并通过修改方程中的噪声比例函数使方程更加适用于超声医学图像的滤波。

结果通过与其他3种传统滤波方法比较,修正系数后的各向异性扩散滤波方法能够较好地平滑图像的噪声,并且图像的边缘和细节部分依然清晰可见。

结论各向异性扩散方法是一种去除超声图像Sp eckl e噪声的有效方法,为超声医学图像的滤波开辟了一条新途径。

关键词:医学图像处理;各向异性扩散;超声图像;图像滤波;医学诊断中图分类号:R319;R445.1s 文献标识码:A 文章编号:100220837(2005)022*******A M edica l U ltrason ic I m age F iltering M ethodB ased on A n isotropic D iffusion.PEN G Yun,L I D e2yu, L I N J iang2li,W AN G Tian2fu,Z HE N G Chang2q i o ng,T AN G Ho ng,RAO L i.Sp ace M ed i c ine&M ed ica l Eng i ne e ri ng,2005,18(2):135～139Abstract:O bjecti ve T o rem o ve the sp eckl e no ise in u ltra so n i c i m age s by u s ing an iso tr op ic d iffu s i o n m e tho d.M ethod B a sed o n an iso tr op ic d iffu s i o n,a p a rti a l d i ffe re n ti a l equa ti o n,o f w h ich the i n iti a l da ta w a s the inp u t i m age s,w a s tran sfo r m e d i n to d i ffe ren ti a l fo r m s and so l ved w ith ite ra ti o n s.The sp eckl e sca l e func ti o n o f the equa ti o n w a s m o d i fied to m ake be tte r u se i n filte ring m e d i ca l u ltra so n ic i m age s.Result B y com p a ring the re su lts w ith o the r th ree filte rs,the an iso tr op ic d iffu s i o n m e tho d co u l d sm oo th the sp eckl e s ve ry w e ll and the edge o f the i m age w a s a lso c l e a r.Conclusi on An iso2 tr op ic d iffu s i o n can rem o ve the sp eckl e no ise e ffec tive ly and ha s g rea t po ten tia l i n filte ri ng m ed ica l u ltra so n i c i m age s.Key words:m ed i ca l i m age p r o ce s s i ng;an iso tr op ic d iffu s i o n;u ltra so n ic i m age;i m age filte ri ng;m e d i2 ca l d iagno s isAddress repr i n t requests to:W AN G Ti an2fu1D ep a rt m en t o f B i o m ed i ca l Eng i nee ring,S ichuan U n ive rs i2 ty,Chengdu S ichuan610065,Ch ina 超声医学成像因其具有直观、方便、安全、快速等优点广泛应用于临床,但由于其成像机制的限制,图像清晰度不高一直是超声成像的主要缺点。

超声波测试各向异性材料动态破坏过程

超声波测试各向异性材料动态破坏过程邱玲;王京荣;杨锡华【摘要】木材在荷载作用下的动态破坏过程中,由于超声波测试面发生变形,使常规超声波测试无法完成.通过研制非金属材料破坏过程超声波测试辅助装置,结合原有的非金属材料超声波检测仪测试木材在破坏过程中的超声波波速的变化,从而可以测试木材的动态破坏过程.通过辅助装置还可消除试件在破坏过程中由于变形带来的测试误差.测试结果表明,木材在不同方向的破坏荷载、破坏过程及破坏形态各不相同,具有明显的各向异性材料特性.%The anisotropic material has advanced characteristics and been used in many engineering fields. The wood is a key kind of anisotropic material, and mechanical behavior of wood varies in different directions. The conventional ultrasonic detection of wood is impossible to be accomplished due to the dynamic failure process which can result in the deformation of tested surface. An auxiliary testing device of ultrasonic detection developed by authors, together with previous nonmetal material ultrasonic detector was applied to carry out detection of wood dynamic failure process. Meanwhile the auxiliary device may eliminate the measurement error of wood dynamic failure process under load. The experimental results show that the ultrasonic velocity can be used to estimate wood dynamic failure process. The results also indicate that the failure load, failure process and failure mode of wood are varied in different directions.【期刊名称】《实验技术与管理》【年(卷),期】2012(029)011【总页数】4页(P35-37,40)【关键词】各向异性材料;木材;动态破坏;超声波测试【作者】邱玲;王京荣;杨锡华【作者单位】河海大学力学与材科学院,江苏南京210098;河海大学力学与材科学院,江苏南京210098;河海大学力学与材科学院,江苏南京210098【正文语种】中文【中图分类】S781.2Abstract：The anisotropic material has advanced characteristics and been used in many engineering fields.The wood is a key kind of anisotropic material，and mechanical behavior of wood varies in different directions.The conventional ultrasonic detection of wood is impossible to be accomplished due to the dynamic failure process which can result in the deformation of tested surface.An auxiliary testing device of ultrasonic detection developed by authors，together with previous nonmetal material ultrasonic detector was applied to carry out detection of wood dynamic failure process.Meanwhile the auxiliary device may eliminate the measurement error of wood dynamic failure process under load.The experimental results show that the ultrasonic velocity can be used to estimate wood dynamic failure process.The results also indicate that the failure load，failure process and failure mode of wood are varied indifferent directions.Key words：anisotropic material；wood；dynamic failure；ultrasonic detection各向异性材料具有优良特性，在工程领域中得到广泛应用［1］。

【doc】泥岩、页岩声速各向异性及其影响因素分析

【doc】泥岩、页岩声速各向异性及其影响因素分析泥岩、页岩声速各向异性及其影响因素分析第47卷第5期2004年9月地球物理CHINESEJOURNALOFGEOPHYSICSVo1.47.No.5Sep.,2O04DengJX,ShiG,LiuRX.Analysisofthevelocityanisotropyanditsaffectionfac torsinshaleandmudstone.ChineseJ.Geophys.(inChi—nese),2004,47(5):862,868泥岩,页岩声速各向异性及其影响因素分析邓继新史衙刘瑞殉俞军1北京大学地球与空间科学学院,北京1008712石油大学中国石油天然气集团公司(CNPC)地球物理勘探重点实验室,北京102249摘要在实验室超声波频率下(纵波主频为700kHz,横波为250kHz)对层理发育的页岩和泥岩的各向异性进行了研究,给出了在干燥和油饱和条件下,样品不同方向上纵,横波速度以及各向异性参数随压力的变化规律.用x一射线衍射和扫描电镜分析了样品中引起各向异性的原因,指出平行于层理定向排列的粘土矿物和微裂隙是使样品显示出强弹性各向异性的内在原因.随着压力的增高微裂隙逐渐闭合,样品的各向异性程度减弱.孔隙流体的存在增强了孔隙(裂隙)的刚度,减弱了各向异性随压力增大而减小的趋势.关键词泥岩页岩超声波速度各向异性文章编号0001—5733(2004)05—0862—0r7中图分类号P631收稿日期2003—10—17,2004—04—12收修定稿ANALYSISoFTHEVELoC?IYANISoTRoPYANDITSAFFECTIoNFACToRSINSHALEANDMUDSToNEDENGJi.Xin’SHIGeLIURui.XunYUJun1SchoolofEarthandSp.ceJsc,l,PekingUniversity,Belling100871,Ch/na 2叩icalProspectingKeyLaboratory(CNPC),UniversityofPetroleum,Be/jing1022 49,Ch/naAbstractThevelocityanisotropyisexaminedinlaminatedshaleandmudstoneun derthelaboratoryultrasonicfrequency.Thevariationpatternsofwavevelocityindifferentdirectionsasa functionofconfiningpressurearealsopresentedfordryandoil—ingtheX—raydiffractiontechniqueandelectronmicro—probeimaging,wemakeanalysisandconcludethattheclaymineralsandmicr ocracksaretheintrinsic~ctomthatresultinsuchstronganisotropyinrocksamples.Withtheincreasingconfi ningpressure,microcracksaregraduallyclosed,whichlowtheanisotropy.Porefluidincreasestheporerigid itythusdecreasesthetendencyofanisotropychangewithconfiningpressure.KeywordsMudstone,Shale,Ultrasonicvelocity,Anisotropy.引言泥,页岩约占沉积岩类的75%,是含油气沉积盆地的最主要的盖层岩石.地震波传播到含油气储层前必须要穿过这些具有内在各向异性的巨厚非渗透性泥,页岩层.通常将层理发育的泥,页岩当作具有横向各向同性的(TI)弹性介质来处理,大量的研究表明,泥岩,页岩的各向异性可达70%.J,因而在传统的地震资料处理以及更为先进的诸如AVO技术,三维地震成像技术中必须要考虑到泥,页岩各向异性所造成的影响.基金项目国家自然科学基金项目(49774239),教育部重点实验室开放基金项目(造山带与地壳演化).作者简介邓继新,男,1974年生,2003年于北京大学地球与空间科学学院获理学博士学位,主要从事岩石物理及孔隙介质波动理论研究E—mail:xingjia5(M9@5期邓继新等:泥岩,页岩声速各向异性及其影响因素分析863国外的一些学者在不同的条件下对泥,页岩弹性性质进行了较为系统的实验研究,Jones等研究了Willison盆地白垩系页岩在不排水条件下超声波速度各向异性问题.Vemik等给出了干燥条件下Bakken页岩的弹性各向异性特点.Johnston等…用x.射线衍射和扫描电镜技术分析了引起页岩各向异性的内在原因和弹性波分裂特征….Homby研究了排水条件下的页岩弹性特点.近年来,国内一些学者在模拟地层条件下,主要针对一些变质岩和火成岩的各向异性性质进行了实验研究.由于实验中制样的困难,国内对作为通常油气储集层盖层的泥,页岩地震速度和各向异性的岩石物理数据研究仍不充足,本文则希望在这方面做一些有益的研究工作,以弥补国内研究的不足.2样品的制备及样品特征实验所选用的两种岩石样品分别为北京市门头沟区侏罗系泥岩(Mud.1)与页岩(Shale.1),不选择有明显裂隙以及成分不均匀的样品,以避免给各向异性测量带来误差.泥岩与页岩的矿物成分通过x.衍射方法确定(见表1),泥,页岩样品中主要的粘土矿物均为伊利石,但Shale.1页岩样品的粘土含量明显高于泥岩样;非粘土矿物主要包括石英,长石,白云石,有机质含量很少;在垂直层理切片中,单偏光下均可见明显的消光现象,并且在Shale.1页岩样品切片中更为强烈,反映出样品中粘土矿物具有平行于层理的优选排列.?表1岩石样品的矿物组分Table1Mineralogycompositionofrocks矿物名称含量(%)Shale一1Mud.1将岩石样品在120~C下烘干24h后,用CM.3物性参数测试仪用气测法测得样品的孔渗参数.岩样在干燥及油饱和条件下的密度直接用称重法求出(表2).沿不同方向切制的同一样品的密度和孔隙度结果差异较小,反映出样品在成分上的均一性.由于矿物或微裂隙定向排列的影响,同一样品不同方向的渗透率有明显差异,表现出平行层理方向上渗透率最大,而垂直于层理方向上渗透率最小.依据实验要求,需将所研究的样品分别沿平行层理方向(垂直于对称轴),垂直于层理方向(平行对称轴),与对称轴呈一定角度(通常大于3O.)的三个不同方向切制成圆柱状.所有样品直径均为25.4mm(1英寸),高在39—50mm间不等,两端面磨平抛光,在抽空加压条件下对样品进行油饱和48h以上达到完全饱和条件.表2样品的岩石物性及切制方向(与对称轴夹角)Table2Thephysicalpropertiesandpluggingorientations(thea? glerelativetotheaxisofsymmetry)ofrocksamples3实验装置与波速测量方法本实验在大庆测井公司研发中心岩石物理实验室的AUTLAB1000多功能岩石力学参数测试仪上完成.其最大围压为120MPa,最大孔压为67MPa,压力偏差小于0.3%.用超声波脉冲穿透法测定样品速度,配套纵波PZT换能器的主频为700kHz,横波主频为250kHz.实验中,压力从5MPa开始加至8O MPa,每5MPa测量一次.样品置于密封性很好的夹持器中,可认为样品的饱和条件是不变的.由于每次记录的时间间隔较短,特别是泥,页岩的渗透率很小,造成孔压会随围限压力的增大而增大,因而速度的测量是在不排水条件下进行的.地球物理(ChineseJ.Geophys.)根据振动方向,传播方向和层理的关系可以得到9个速度(如图1所示).平行对称轴(垂直于层理)方向传播的(振动方向平行于对称轴),(振动方向在层理面内且垂直于对称轴),(振动方向在层理面内,并与振动方向垂直);平行层理(垂直对称轴)方向传播的(振动方向垂直于对称轴),(振动方向垂直于层理),(振动方向在层面内且垂直于传播方向);与对称轴成一定角度传播的(振动方向与传播方向一致),(振动方向水平),(振动方向同时垂直于与I,q).图l实验样品制备与弹性波速度测量示意图(a)垂直层理切制的样品;(b)平行层理切制的样品;(c)与对称轴成一定角度切制的样品.图中单箭头代表弹性波传播方向,双箭头为振动方向,虚线为层理方向.Fig.1Schematicdiagramsofthesamplesplugandvelocities measuredintheexperimentSingle~rl’owrepresentdirectionofwavepropagation,double8dtTOWS representdirectionsofparticlemotion,dashedlinesinthesample representbeddingplies.4速度测量结果与误差分析4.1速度测量的误差分析脉冲穿透法测定样品速度的最大系统误差?可表示为HAV=tMtT+lttTttl’一l【M一厂ll【M—T厂l(1)式中t为所测样品初至波到时,t为换能器对接时间(纵波为15ttS,横波为28ttS),At,At为系统采样率(0.04tts),?为样品长度测量误差(0.05mm).泥岩,页岩在压力为30MPa下,平行层理方向的纵波速度()分别为3492m/s,4922m/s,初至波到时差(t一t)分别为1ltts,10gs,则纵波速度测量的绝对误差值分别为?30m/s,?44m/s,其测量的相对误差分别为0.86%,0.89%.横波()在相同条件下的速度分别为1812reds,1827reds,初至波到时差(t一t)分别为19tts,26.7tts,则横波速度测量的绝对误差值分别为?1lm/s,?7m/s,测量的相对误差分别约为0.60%,0.40%.如(1)式所示,系统误差?明显受样品长度L的影响,在L增加的同时,初至波到时差(t一t)增加的幅度更明显,致使?减小,相对系统误差也减小.可认为速度测量的相对系统误差的量级纵波约为1%,横波约为0.6%.偶然误差对速度测量的影响主要在于难以准确读取纵,横波初至时间,对于高衰减的泥,页岩影响更大, 为便于对实验结果进行对比,在实验中统一选取纵, 横波波列的第一个有效波峰值读取初至时间.采用这种初至读取方法得到标准铝件速度与参考速度差异在?50m/s范围内,这样样品速度测量的纵波与横波的实际误差应分别小于3%和5%内.4.2干燥条件下泥,页岩速度结果干燥条件下泥,页岩样品不同方向的纵,横波速度随压力变化见图2.如图所示Shale一1页岩和Mud一1泥岩样品均表现为与几乎相等,即在层理面内振动的两个沿对称轴方向传播的横波速度大小相等;并且在泥岩样品中这对偏振方向互相垂直的横波速度与也近于相等,页岩样品中该规律表现稍差,说明干燥的泥,页岩的弹性性质总体上是具有横向各向同性的.图3为干燥条件下样品各向异性参数e,7随压力的变化图,e表征样品纵波各向异性程度,7反映样品横波各向异性大小.取样品的平均密度,两参数可用下式计算..:c】】一cH一——‘y==,?式中c,cc,c为表征横向各向同性介质弹性性质的刚度常数n.’”],随围限压力的增加,泥,页岩各方向的纵,横波速度均增大,但由参数e,7所表征的岩石的纵,横波各向异性大小却随压力的增加而减小,纵波的减小趋势大于横波.Shale.1页岩样品干燥条件下,压力从10MPa增至80MPa时,纵波各向异性参数e从0.95降至0.42,横波各向异性参数7从0.78降至0.52;Mud.1泥岩样品在该压力范围内,纵波各向异性参数e从0.48降至0.18,横波各向异性参数7从0.52降至0.36.在压力小于5期邓继新等:泥岩,页岩声速各向异性及其影响因素分析86530MPa时,压力的改变对样品的各向异性影响较大,高于该压力则变化较小.相同压力下,页岩所表现出的纵,横波各向异性均大于泥岩所表现出的纵,横波各向异性.图2Shale.1页岩(a,b)和Mud-1泥岩(c,d)样品干燥与油饱和条件下不同方向速度随压力变化(a),(c)纵波速度变化;(b),(d)横波速度变化.Fig.2PandS-wavevelocitiesforselectpropagationdirectionsasafunctionof confiningpressurefordryandoil.saturatedShale.1(a,b)andMud.1(C,d)图3干燥与油饱和条件各向异性参数随压力变化(a)Shale-1页岩样品;(b)Mud.1泥岩样品.Fig.3Anisotropicfactorsasafunctionofconfiningpressurefordryandoil?sa turatedShale-1andMud?14.3油饱和条件下泥,页岩速度结果所研究的泥,页岩样品中均含有较多粘土矿物,尤其是蒙脱石与水发生相互作用而膨胀,致使泥,页岩发生强烈的化学软化作用?’;为消除化学软化作用的影响,在研究流体对岩石各向异性影响时,采用机油饱和.油饱和条件下所测泥,页岩不同方向弹性波速度与压力的关系见图2.如图2所示,油饱和样品3个不同方向的纵波速度均大于干燥样品相应方向的纵波速度,油饱和页岩样品不同方向的横波速度也大于相应方向的干燥样品横波速度,而油饱和泥岩样品中横波速度(,V)在压力大于45MPa时小于干燥样品中相地球物理(ChineseJ.Geophys.)应方向的横波速度(图2b).Shale.1样品中垂直层理(平行于对称轴)传播的纵波在干燥条件下速度变化率为15(m?S)/MPa,其他两个方向纵波(,.)的速度变化率分别为6.3(m?S)/MPa和8.2 (m?s)/MPa,在油饱和条件下的变化率减小仅为8.2(m?S)/MPa.Mud.1中干燥条件下纵波的变化率为17(m?s)/MPa,Vp,V.为12(m?s)/ MPa,油饱和条件下3个方向的纵波速度几乎相等, 约为11(m?SI1)/MPa.两种岩石样品中横波速度在干燥和油饱和条件下的压力变化率相差不大.图3a 中,饱油后页岩样品的纵波各向异性在压力较低时明显减小,而横波各向异性变化不大,同时饱油后纵,横波各向异性对压力的敏感性均有所减弱;图3b中,泥岩样品有相似的变化规律,但油饱和后横波各向异性随压力的增加而增大(0.3增至0.42).5岩石样品各向异性的机理分析一般认为薄互层,定向排列的微裂隙,组成矿物的优选排列是产生岩石中弹性波传播各向异性的主要原因”.较多的研究表明,泥,页岩的各向异性是粘土矿物优选排列造成的”,粘土矿物以及微裂隙排布方向的优选程度决定了岩石的各向异性,可以通过对样品进行x.射线衍射和扫描电镜岩石微形貌的研究来定性说明矿物优选排布和岩石各向异性的关系.5.1样品X.射线衍射结果x.射线衍射是研究页岩中粘土矿物定向排列的常用方法.Kaarsberg的研究结果表明:在平行于层理的切面中会出现伊利石晶体[002]柱面的高衍射峰,又因为该晶体的[110]面与[002]面是近于垂直,在垂直于层理的切面中会存在[110]面的高衍射峰.伊利石晶体[002]面平行于层理的定向性越强烈,在垂直层理的面上[110]面的定向排列也会相应的较强.可以根据样品垂直层理和平行层理切面的衍射图解来定性地研究粘土矿物的定向性,以反映样品的各向异性程度的大小.Shale.1页岩样品和Mud.1泥岩样品垂直于层理和平行于层理的x.射线衍射见图4.图4a和图4c 为平行于层理的切片,在衍射角20约为8.81o的位置出现伊利石晶体[002]面的很强衍射峰,在衍射角(20)约为19.8o的位置出现伊利石晶体[110]面相对较弱的衍射峰;在图5b与图6b垂直于层面的切片中,相同的衍射角位置出现伊利石晶体[002]面弱的衍射峰和[110]面相对较强的衍射峰.上述结果说明样品中伊利石晶体[002]面呈现平行于层理面的定向性.Shale-1页岩样品和Mud.1泥岩所表现出的[002]面和[110]面衍射峰相对强度差异不同, Shale.1页岩(图4a,b)的这种差异明显大于Mud.1泥岩(图4c,d)中两晶面的衍射峰相对强度差,说明泥,页岩样品中粘土矿物所表现出的定向性是有差异的.根据Kaarsberg”所定义的反映粘土矿物平行于层面定向程度的方向指数,Shale.1页岩样品为17,Mud.1泥岩样品为1.7,说明Shale.1页岩样品相对于Mud.1泥岩样品具有更强的粘土矿物的定向排列.反映在各向异性上,前者表现出更大的纵,横波各向异性.5.2样品扫描电镜(SEM)结果在Shale.1页岩样品和Mud.1泥岩样品垂直于层理和平行于层理的切面上进行扫描电镜微形貌分析(图5).图5a为页岩样品垂直于层理切面的SEM 图像,可见片状高岭石和针状伊利石平行于层理呈强烈的优选定向排列,刚性颗粒石英等含量较少,且颗粒较小,塑性较大的针,片状粘土矿物在石英颗粒周围排列方向发生微小变化;平行层理切面图像5b 中,粘土矿物杂乱分布并无明显的定向排列现象. 图5c泥岩样品垂直于层理切面的SEM图像中亦可见片状粘土矿物呈定向排列,但这种定向性弱于页岩样品的定向排列程度,该结果与x.射线衍射所得结论一致.由图可见在粘土矿物之间以及粘土和刚性颗粒之间存在与层理近似平行的微裂隙.随着压力的增加,微裂隙逐渐闭合,也就是说随着压力的增大,由定向排列微裂隙所造成的样品各向异性会变小,即在高压条件下,岩石表现出的各向异性主要是矿物定向排列所造成的岩石内在各向异性.5.3围压和孔隙流体对泥岩,页岩各向异性的影响围压的增大使岩石中的微裂隙闭合,岩石中沿各方向传播的纵,横波速度都增大,但增大的速率沿不同方向有明显差异,表现出垂直层面传播的纵波速度随压力变化大,平行于层面传播的速度变化小. 这种差异主要是因为样品中发育有平行于面理的微裂隙(矿物颗粒的形状影响)在垂直层理的压力下易发生闭合;而在油饱和后孔隙的刚度增大,裂隙的闭合速率减小使得速度的变化率降低.压力的作用也使颗粒的定向性增强,随压力的增加样品中矿物颗粒的定向排列程度提高将导致岩石各向异性的增地球物理(ChineseJ.Geophys.)大,同时样品中平行于面理排列的微裂隙也会因压力的增大而闭合,从而使岩石的各向异性变小,从实验结果看,平行于面理的微裂隙随压力的变化是导致实验样品速度各向异性随压力降低的主导因素. 孔隙流体通过两个方面来影响岩石中波的传播速度:(1)根据Biot理论,当岩石孔隙中所饱和的流体的压缩系数变化时,会引起岩石的等效模量发生变化而使岩石发生力学的”硬化”,从而影响岩石的弹性波速度;(2)颗粒表面因流体的润滑作用而出现的物理化学”软化”作用…j.6结论实验所研究的泥,页岩均表现出强烈的各向异性,页岩所表现的各向异性高于泥岩.页岩样品在干燥和油饱和条件下,随着压力的增高,各个方向的速度均增加,但表征样品纵,横波各向异性的参数e,y呈减小趋势;油饱和条件下,各向异性随压力变化趋势小于干燥条件下的变化趋势.泥岩样品中具有相似的规律,但油饱和时,横波各向异性参数y随压力的增大而增大.用x.射线衍射和扫描电镜分析了样品中引起各向异性的原因,在低压条件,粘土矿物和微裂隙的定向排列是造成样品显示强烈各向异性的原因;在高压条件下微裂隙闭合,样品的各向异性降低.孔隙流体的存在增加了孔隙的刚度,使得随压力的增加微裂隙的闭合速率减慢,即使在高压条件下也不能完全闭合,造成在流体饱和条件下各向异性随压力增大而减小的趋势变缓,样品在高压条件的纵,横波各向异性大于相应压力下的干燥样品的纵,横波各向异性.感谢大庆石油管理局测井公司研发中心杨芳,昌庆珍等在实验过程中的无私帮助,同时也感谢中国科学院地质与地球物理研究所伍向阳研究员的有益指导和帮助.参考文献[1]JohnstonJE,ChristemenN1.Seismicanisotropyofshales.,.C.eo.phrs.Res,1995,lO0(B4):5991,6003[2]VemikL,NurA.Ultrasonicandanisotropyofhydrocabon~,OlllrCe rocks.Ceophy,/c,,1992,57(5):727,735JonesL,WangHF.UltrasonicvelocidesinCretaceousshalesfrom theVc’illistonbasin.Geophys/cs.1981,46(3):288,297HombyBE.Experimentallaboratorydeterminationofthedynamic elasiticpropertiesofwet,drainedshales.,.Ceophy,.Res,1998,103(B12):29945,29964金振民,JiShao-cheng,金淑燕.橄榄石晶格方位和上地幔地震波速各向异性.地球物理,1994,37(4):469,482JinZM,JiShao-Chen,tticepreferredorientationof olivinesandseismicanisotropyintheuppermantle.Chinese,.C.eo- phy,.(inChinese),1994,a7(4):469,482母润昌,高平,刘若新等.华北地区韧性剪切带几种岩石的波速各向异性高温高压实验研究.地球物理,1995,38(2):2l3,22OMuRC,GaoP,LiuRX,eta1.TheexperimentalstudyofP-wave velocityanisotropyofmyloniteandit’ssurroundingrocksfromductile zonesofNorth-Chinaatelevatedpressureandtemperature~.Ch/nese ,.Geophys.(inChinese),1995,38(2):213,220刘斌,葛宁洁,KernH等.不同温压下蛇纹岩和角闪岩中速度与衰减的各向异性.地球物理,1998,41(3):371,381LiuBin,GeNJ,KernH,eta1.Velocidesandattenuationofp-andS-waveandtheiranisotropiesinserpentiniteandamphiboliteunderdifferentP-Tcondidons.Ch/nese,.Geophys.(inChinese),1998,41(3):371,381刘斌,王宝善,席道瑛等.水饱和裂纹对地壳岩样中地震波速度及各向异性的影响.地球物理,1999,42(5):702,7lOLiuBin,WangBS,XiDY,eta1.Theeffectsofwlttel*saturated cracksonseismicvelocityandanisotropyincrustalrocks.Ch/nese,. C.eophy,.(inChinese),1999,42(5):702,710邓继新.泥,页岩及储层砂岩声学性质实验与理论研究[博士论文].北京:北京大学,2003DengJX.Experimentalandtheoredcalstudiesontheacousdcproper- tyofmudstones,shalesandreservoirsandstones[Ph.D.thesis]. Beijing:PekingUniversity,2003ThomsenL.Weakelasticartlsotropy.Ceophys/cs,1986,51(1O):1954,1966AuldBA.AcousticFieldsandWavesinSolids.NewYork:Wiley& Sons,lnc,1973GregoryAR.Fliudsaturationeffectsondynamicelasdcpropertiesof sedimentaryrocks.Ceophys/cs,1976,41:895,921VemikL,【juXZ.Velocityanisotropyinshales.Geophysics,1997,62(2):521,532KaarsbergEA.Introductorystudiesofnaturalandartificialaggregates byaoundpropagationandx-raydiffractionmethods.,.C.eol,1959,67:447,472]]]]]]]]__]]__ln”引r三r三1 [[[[[[[i[[。

基于同质区域自动选取的各向异性扩散超声图像去噪

基于同质区域自动选取的各向异性扩散超声图像去噪吴俊;汪源源;陈悦;余锦华;庞芸【摘要】提出一种自适应选取各向异性扩散滤波器扩散参数的方法,以提高滤波器的有效性和稳定性.首先,使用最大类间方差二值化算法确定超声图像的最优二值化阈值,并将该阈值作为区域均匀性标准对超声图像进行四叉树分解.然后,按从大到小的顺序从分解结果中取出所有当前最大分块,根据最优同质区域分块判决依据进行优选.最后,使用最优同质区域选取结果计算扩散参数,对超声图像进行各向异性扩散滤波.结果表明,本方法优于斑点降噪各向异性扩散(SRAD)和细节保留各向异性扩散(DPAD)两种典型的自动选取扩散参数方法,能在显著减少运算时间的同时使平均图像佳数较前两种方法分别提高0.029和0.129.本方法避免了对人工同质区域选取的依赖,可准确计算扩散参数,在噪声消除和边缘保护上达到有效的平衡,是一种有效的超声图像降噪方法.【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2014(022)005【总页数】10页(P1312-1321)【关键词】超声图像;斑点噪声;图像滤波;同质区域;各向异性扩散【作者】吴俊;汪源源;陈悦;余锦华;庞芸【作者单位】复旦大学电子工程系,上海200433;云南大学电子工程系,云南昆明650091;复旦大学电子工程系,上海200433;复旦大学附属华东医院超声科,上海200040;复旦大学电子工程系,上海200433;复旦大学附属华东医院超声科,上海200040【正文语种】中文【中图分类】TP391.4;R3191 引言医学超声成像因具有实时、非放射性、非侵入性、价格低廉等特点而被广泛用于人体器官和组织的成像。

然而，其具有的低信噪比、低组织间对比度、易受斑点噪声污染等缺陷，却使直接对其进行分析和识别具有难度［1－3］。

因此，为便于图像分割等后续操作，常需对超声图像进行滤波处理，以在不破坏图像重要特征的前提下尽量滤除斑点。

Perona和Malik于1990年提出了一种基于偏微分方程的各向异性扩散图像滤波方法（简称PM算法）。

铸件超声波探伤中常见的主要缺陷

铸件超声波探伤第八章铸件超声波探伤铸件中常见的主要缺陷有：1.气孔这是金属凝固过程中未能逸出的气体留在金属内部形成的小空洞，其内壁光滑，内含气体，对超声波具有较高的反射率，但是又因为其基本上呈球状或椭球状，亦即为点状缺陷，影响其反射波幅。

钢锭中的气孔经过锻造或轧制后被压扁成面积型缺陷而有利于被超声检测所发现，如图5.2所示。

2.缩孔与疏松铸件或钢锭冷却凝固时，体积要收缩，在最后凝固的部分因为得不到液态金属的补充而会形成空洞状的缺陷。

大而集中的空洞称为缩孔，细小而分散的空隙则称为疏松，它们一般位于钢锭或铸件中心最后凝固的部分，其内壁粗糙，周围多伴有许多杂质和细小的气孔。

由于热胀冷缩的规律，缩孔是必然存在的，只是随加工工艺处理方法不同而有不同的形态、尺寸和位置，当其延伸到铸件或钢锭本体时就成为缺陷。

钢锭在开坯锻造时如果没有把缩孔切除干净而带入锻件中就成为残余缩孔（缩孔残余、残余缩管），如图5.3、5.4、5.5所示。

如果铸件的型模设计不当、浇注工艺不当等，也会在铸件与型模接触的部位产生疏松，如图5.28所示。

断口照片中的黑色部分即为疏松部位，其呈现黑色是因为该工件已经过退火处理，使得疏松部位被氧化和渗入机油所致。

图5.28W18钢铸件-用作铣刀齿，采用超声纵波垂直入射多次底波衰减法发现的疏松断口照片断口照片3.夹渣熔炼过程中的熔渣或熔炉炉体上的耐火材料剥落进入液态金属中，在浇注时被卷入铸件或钢锭本体内，就形成了夹渣缺陷。

夹渣通常不会单一存在，往往呈密集状态或在不同深度上分散存在，它类似体积型缺陷然而又往往有一定线度。

4.夹杂熔炼过程中的反应生成物（如氧化物、硫化物等）-非金属夹杂，如图5.1和5.6，或金属成分中某些成分的添加料未完全熔化而残留下来形成金属夹杂，如高密度、高熔点成分-钨、钼等，如图5.29，也有如图5.24所示钛合金棒材中的纯钛偏析。

图5.29 BT9钛合金锻制饼坯中的钼夹杂（a）剖面低倍照片（b）X射线照相底片（c）C扫描显示（图中四个白色点状显示为同一个缺陷，是使用水浸点聚焦探头以不同灵敏度检测的结果，其他分散细小的白色点状为与该缺陷无关的杂波显示）（d）B扫描显示（e）3D显示（d）（a）（b）（c）（e）5.偏析铸件或钢锭中的偏析主要指冶炼过程中或金属的熔化过程中因为成分分布不均而形成的成分偏析，有偏析存在的区域其力学性能有别于整个金属基体的力学性能，差异超出允许标准范围就成为缺陷，如图5.23和5.24、5.27所示。

定向凝固镍基合金DZ444声学特性的各向异性

定向凝固镍基合金DZ444声学特性的各向异性罗忠兵;张嘉宁;金士杰;林莉【摘要】选取定向凝固镍基高温合金DZ444不同方向片状试样,利用电子背散射衍射等技术表征晶体取向和微观组织,利用脉冲回波技术分析纵波声速和声衰减系数.结果表明:两声学特性呈各向异性,随着试样平面法向与凝固方向之间夹角ψ由0°到45°再到90°,纵波声速由5533m/s增大到6595m/s后又降至5634m/s,而声衰减系数逐渐增大,变化约0.19dB/mm;对信号频谱分析发现,表面回波与一次底波的主频差值、主频幅值差值及表观积分反射系数均逐渐增大,这主要是由微观组织和晶体取向差异造成的.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2019(047)004【总页数】7页(P120-126)【关键词】定向凝固;镍基高温合金;声学特性;各向异性;频谱分析【作者】罗忠兵;张嘉宁;金士杰;林莉【作者单位】大连理工大学无损检测研究所,辽宁大连116085;大连理工大学无损检测研究所,辽宁大连116085;大连理工大学无损检测研究所,辽宁大连116085;大连理工大学无损检测研究所,辽宁大连116085【正文语种】中文【中图分类】TG146;O426镍基高温合金广泛应用于航空、航天、能源动力等领域，如航空发动机和燃气轮机的燃烧室、涡轮叶片、导向器等热端部件[1-2]。

通过定向凝固技术消除横向晶界，以及后续出现的单晶高温合金和热障涂层等技术，显著提高了部件使用温度和服役性能。

然而，复杂的制造过程中，高温合金部件不可避免地产生宏微观缺陷，高温、高应力、大范围循环载荷作用下极易产生疲劳、蠕变、腐蚀等损伤[3-4]。

因此，为保证关键部件的制造质量和服役安全，必须进行有效的质量检测和性能评价。

基于超声波的无损评价技术通过检测信号的时、频域分析，能够建立超声参量与材料特性的映射关系进而反映缺陷和损伤情况，广泛应用于高性能制造领域[5-9]。

各向异性岩体超声波测试试验研究

ｃｍｐａｔｂｌｔｈｔａｏｃｗａｅｐｒｍｅｅｓＭｅｓｅｅｓｗｅｅｔｋｅｔｔａｅｕｏｃｉｉｉｙｏｎｔｅｕｌｒｓｎｉｖａａｔｒ．ａｕｒｍｎｔｒａｎａｈｅＸｉｍｎｓｂｍａｉｅｔｎｎｌｒｎｕｅ
ｒｐｉｙｄｃｅｓｎｇＳ－ｖｅｖｅｏｃｔ．Ａｓｆｗａｓｎｎｒｃａｋｓｈａｅｍｉｉｌｉｌｅｃｈｅｒｖｌｃｔ．ＴｅｔａｄｌｅｒａｉｗａｌｉｙｏｒＰ— ｖｅ，ｉｅｒｃｖｎｍａｎｆｕｎｅｏｎｔｉｅｏｉｙｓｒｓｌｓａｓｈｏｔｔｌｏ￣ｐｃｄｍｉｒｔｕｃｕｒｐｅｉｅｓｒｄｕｅｎｔｏｎｙｔ — ｖｓｖｅｏｃｔｕｔａｓｈｅｕｔｌｏｓｗｈａｏｓａｋｅｃｏｓｒｔｅｓｃｍｎｅｃｏｌｈｅＳｗａｅｌｉｙｂｌｏｔｅＰ－ｖｓｖｅｏｃｔｗａｅｌｉｙ，ｄｏｎａｔｆｅｕｅｙａｄａｐｉｕｕｅｔｈｅｅｆｃｓｏｆｇｏｔｙｓａｔｒｎｇａｄｒｆｅｔｏｍｉｎｒｑｎｃｎｍｌｔｄｅｄｏｔｆｅｔｅｍｅｒｃｔｅｉｎｅｌｃｉｎ．Ｋｅｗｏｄａｓｔｏｙｒｓ：ｎｉｏｒｐｙ；ｒｃｓｏｋｍａｓ；ｕｔａｏｎｃｔｓ；ｓｂｍａｉｅｔｎｎｌｌｒｓｉｅｔｕｒｎｕｅ
ＬａｏａｏｙｏｙｒｓｉｎｅａｄＥｇｎｅｉｇｂｒｔｒｆＨｄｏｅｅｅｎｎｉｅｒｎ，ＴｓｎｈａＵｎｖｒｉｙ，Ｂｅｉｇ００４ｉｇｕｉｅｓｔｉｎ，１０８，Ｐ，Ｒ．Ｃｈｎ）ｊｉａ

材料各向异性对超声检测的影响

材料各向异性对超声检测的影响白小宝[1] 孙建罡[2] 江运喜[1]1、矩阵科技有限公司，北京1001022、上海卫星装备研究所，上海200240摘要：各向异性材料由于其特殊的物理性质，使得超声波在其内部的传播有三种体波：纵波、快横波和慢横波，而且在界面处会产生声束的畸变和曲线传播等复杂物理现象，严重影响检测的灵敏度和准确性。

本文中将着重讨论奥氏体不锈钢焊缝的超声波检测。

关键词：各向异性超声检测不锈钢焊缝相控阵THE INFLUENCE OF ANISOTROPIC PROPERTY ONULTROSONIC DETECTIONBai Xiaobao [1], Sun Jiangang[2],Jiang Yunxi[1]1、Matrix U/E Technologies Ltd，Beijing，1001022、Shanghai Satellite Equipment Research Institute，Shanghai，200240Abstract：Due to the special physical properties of anisotropic materials, ultrasound propagates in the interior have three kinds of bulk waves: one longitudinal wave and two shear waves, and difficult physical phenomenon would happen at the interface such as distortion and curve propagation. This paper will focus on the ultrasonic inspection of austenite stainless steel weld.Keywords： Anisotropic, Ultrasound Inspection， Stainless Steel Weld ，Phased array一．前言各向异性，也称“非均匀性”，是指晶体的不同方向上的弹性模量、硬度、断裂抗力、屈服强度、热膨胀系数、导热性、电阻率、电位移矢量、电极化强度、磁化率和折射率等都是不同的。

粘弹性材料的激光超声无损检测应用研究

粘弹性材料的激光超声无损检测应用研究作者：***来源：《计算机时代》2022年第10期摘要：為了研究粘弹性对激光超声无损检测的影响，通过对材料模型重新建模，引入材料的粘弹性与各向异性，对碳纤维复合材料进行数值模拟。

研究表明，无粘性的超声波幅值，随着接收距离的增加基本不变，而从粘弹性的位移曲线图可以看出超声波幅值随着接收距离的增加出现断崖式下降，同时随着粘弹性的增加超声波呈指数型衰减，通过幅值与波速在不同粘度下的对比，发现两者有相同的下降趋势。

通过实验对理论值波速和实际测量波速的对比，证实了粘弹性对波速的影响。

本研究为粘弹性复合材料的建模提供了新的思路。

关键词：有限元; 粘弹性; 各向异性; 激光超声中图分类号：TN247 文献标识码：A 文章编号：1006-8228（2022）10-55-05Application of laser ultrasonic nondestructive testing of viscoelastic materialsYang Guang（School of Air Transport， Shanghai University of Engineering Science， Shanghai 201620，China）Abstract： In order to study the influence of viscoelasticity on laser ultrasonic nondestructive testing， the carbon fiber composites are numerically simulated by re-modeling the material model and introducing the viscoelasticity and anisotropy of the material. The research shows that the inviscid ultrasonic amplitude basically remains unchanged with the increase of receiving distance， while the displacement curve of viscoelasticity shows that the ultrasonic amplitude decreases precipitously with the increase of the receiving distance， and the ultrasonic wave decays exponentially with the increase of viscoelasticity. Through the comparison of amplitude and wave velocity under different viscosity， it is found that they have the same downward trend. The influence of viscoelasticity on wave velocity is confirmed by comparing the theoretical wave velocity with the actual measured wave velocity. This study provides a new idea for the modeling of viscoelastic composites.Key words： finite element method; viscoelasticity; anisotropy; laser ultrasound0 引言现有的材料资源已经无法满足需求，各种新型的复合材料不断涌现。

材料对超声波测距的影响

材料对超声波测距的影响Ultrasonic distance sensors are widely used in various industries for their accuracy and reliability. However, the material the ultrasonic waves are interacting with can significantly impact the readings. When the ultrasonic waves travel through different materials, such as air, liquids, or solids, they can be absorbed, reflected, or refracted, leading to inaccuracies in distance measurements.超声波测距传感器广泛应用于各行各业，因为其精度和可靠性。

然而，超声波与材料相互作用时，材料的种类会显著影响测量结果。

当超声波穿过不同材料时，如空气、液体或固体，它们可能被吸收、反射或折射，导致距离测量的不准确性。

One of the key factors that determine how materials affect ultrasonic distance measurements is the acoustic impedance. Acoustic impedance is a measure of how easily a material can transmit sound waves. Materials with higher acoustic impedance can absorb more sound energy, leading to weaker ultrasonic waves and potentially inaccurate distance readings.影响材料对超声波距离测量的一个关键因素是声阻抗。

晶体导热各向异性实验的对比分析及改进

晶体导热各向异性实验的对比分析及改
进
钛晶体导热各向异性实验是分析晶体结构的一种重要的实验方法，用
以确定他们的热性能和热传导方向。

传统的实验方法涉及用热电偶来搭建“台阶”结构，而最近的实验也提出了用超声波来检测热传导状况。

这两
种方法有自己的优缺点，我们来进行比较分析。

首先，热电偶实验设备简单，耗费的工时少，可以很快地进行实验，
所以可以以较低的价格满足实验的要求。

这是采热技术最容易采用的原因
之一。

但是，由于工具的精确性和准确性的限制，热电偶只能提供有限的
资料，并且数据会有几百毫伏的误差。

相比之下，超声波实验具有更高的精确度和分辨率，可以更精准地检
查晶体表面热传导状况，有利于正确获取热传导方向。

另外，超声波不产
生表面热斑，因此还可以检测相对浅层的导热行为。

但是，实验耗时较长，成本较高，同时也要求一定的超声学知识。

通过上述分析，我们可以结合两种技术的优缺点，得出一个更为合适
的改进方案。

首先，在设计实验时，应该结合热电偶和超声波实验，在钛
晶体表面安装热电偶，从中充分获取数据，例如表面的温度和温差。

并且，
它们的一步到位法尤为有用。

其次，在超声实验中，应使用更高精度的仪器，以提高数据准确性，并明确材料表面温度场分布情况，从而更好地获取实验数据。

最后，要采取适当的抗衰减措施，如滤波器，以提高实验的准确性、精度和稳定性。