Page 138 - 2025年第56卷第10期

的计算公式为：
N
θ m
r
t
I 1 = ∑∑ A θi，( ) （4）
θi，
j
j
θ i = -θ m j = 1
传统复合平面波成像虽然能提高缺陷的信噪比和对比度，但该算法受裂缝倾斜角度影响较大。如
图 2（a）所示，平面波沿 OA 方向传播，AB 为倾斜裂缝，当偏转角度 θ <裂缝倾斜角度 θ ，且均不小于 0°
i
0
（逆时针为正）时，以第 j 个接收阵元为例，平面波传播到 A 点的距离为 d ，A 点到第 j 个阵元的距离为
θi
d θi， j ，传播时间 t=（d +d ）V 。作辅助线 AC 垂直 AO，由式（1）（2）可知，平面波传播到 AC 上任意点的
/
θi
p
j
θi，
时间均相等。d 为 AC 上点 D 到第 j 个阵元的距离，当 d =d 时，D 点到第 j 个阵元的时间与 A 点相
θi，' j θi， j θi，' j
同，D 点会产生较大的像素值。当接收阵元变化时，E、F 等点处也会产生较大像素值。虽然不同阵元
的信号叠加会使 A 点像素值明显高于 D、E、F 等位置，但混凝土细观结构产生的结构噪音会增强该处
幅值，产生像素值极高的伪像。最后会在 CABG 范围内产生平行于 AC 的伪缺陷点。

图 2 复合平面波检测倾斜裂缝原理示意

同理，如图 2（b）所示，当 θ 位于［0°，θ ）范围内的扫描角度进行多角度像素值叠加时，会在以裂
i
0
缝方向为中心，［0°，θ ）范围内产生像素值较强的伪像。当位于 θ ≤0°范围内的扫描角度进行像素值叠
0 i
加时，如图 2（c）所示，会在以裂缝端点为中心，（θ ，180°+θ］范围内产生幅值较强的伪像。只有当 θ =
0 i i
θ 时，伪像与裂缝方向一致，因此传统复合平面波成像检测混凝土内部倾斜裂缝时，会出现裂缝检测
0
角度与实际角度误差偏差较大的情况，从而影响裂缝长度的准确检测。
2.2 角度修正的复合平面波成像方法 上述分析表明，平面波扫查角度对裂缝检测影响较大。因此有
必要采用准确的方法获取裂缝角度，调整角度扫查范围。
2.2.1 裂缝角度检测 根据 2.1 节分析可知，当平面波入射方向垂直倾斜裂缝时，伪像点及缺陷点分
布与裂缝方向基本一致。根据上述原理，可采用不同偏转角度进行扫描成像，当偏转角度与检测角度
基本相同时，此时的检测角度即为裂缝角度。由于实际换能器孔径有限，单角度平面波只能覆盖部分
区域，N 为接收阵元数量，覆盖区域如图 3 中黄色区域所示，单一角度 θ 下的覆盖范围由式（5）计算，
i
创建单角度检测区域矩阵 K θi ：
（5）
x 1 + | y 1 - qdy| tan θ i ≤ pdx ≤ x N + | y N - qdy| tan θ i
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