臺灣博碩士論文加值系統

相對於單一陣元的傳統超音波探頭，多陣元的相位陣列（Phased Array）探頭已廣泛使用在醫學以及非破壞檢測（Non-Destructive Testing，NDT）中，由於其卓越的可操控性，所以我們可以藉由延遲脈衝波的發射，傳遞一有方向性的波前進入試體內。使用在傳統探頭中的合成孔徑聚焦技術（Synthetic Aperture Focusing Technique，SAFT）以及使用在相位陣列探頭中的全聚焦技術（Total Focusing Method，TFM），皆為可增進影像解析度的數位式資料處理方法。
在非破壞檢測中，我們常常會遇到折射效應，此效應會減低超音波影像的品質，以及錯估瑕疵在空間中的位置，因此在此篇文章中，我們希望能結合全聚焦技術以及折射修正增進超音波影像的品質。實驗時，我們使用兩種試體，分別為鋁製試體（試體中的瑕疵直徑大於波長）以及鋼製試體（試體中的瑕疵直徑小於波長），以檢視瑕疵與波長之比例如何影響本研究方法之成像品質。
實驗結果證實瑕疵較小時，合成孔徑聚焦技術以及全聚焦技術相對於傳統的B-scan成像，確實有較好的成像品質；而在試體與探頭間加入楔形塊，經由折射修正後，亦能在成像結果中，將試體中瑕疵的位置修正，回到正確的位置上。

Compare to single element traditional ultrasonic probe, The phased array source which has several elements is widely used in medical images and nondestructive testing (NDT), Because of its excellent controllable, so we can transmit any direction wavefront by time shift. The synthetic aperture focusing technique (SAFT)is use in traditional ultrasonic probe, and total focusing method (TFM)is use in phased array probe. Both of synthetic aperture focusing technique and total focusing method are a way to improve acoustic image.
In nondestructive testing, we usually need to face the problem of refraction. So in this paper we will combine TFM and refraction correction in order to improve acoustic image.
Finally, using the phased array probe with transmitting time shift, TFM and refraction correction can built the high resolution 3D image volume.

致謝 .......... I
摘要 .......... II
目錄 .......... III
圖目錄 .......... V
表目錄 .......... VII
第一章 序論 .......... 1
1.1 前言 .......... 1
1.2 前人研究 .......... 2
1.3 研究動機 .......... 4
1.4 研究內容 .......... 4
第二章 相位陣列與全聚焦技術 .......... 6
2.1 相位陣列 .......... 6
2.2 合成孔徑聚焦技術 .......... 11
2.3 全聚焦技術 .......... 15
第三章 波的折射與全反射 .......... 16
3.1 波的折射 .......... 16
3.2 全反射 .......... 17
第四章 成像方法與數值模擬 .......... 20
4.1 成像方法 .......... 20
4.2 數值模擬 .......... 24
第五章 實驗結果 .......... 30
5.1 實驗設備 .......... 30
5.2 實驗配置 .......... 34
5.3 實驗參數 .......... 36
5.4 探頭直接接觸試體 .......... 36
5.5 探頭搭配0度楔形塊 .......... 43
5.6 探頭搭配15度楔形塊 .......... 47
第六章 討論 .......... 51
第七章 結論 .......... 54
參考文獻 .......... 55

1. 陳永增、鄧惠源，非破壞檢測。1999，台北市：全華科技圖書股份有限公司。
2. 侯國琛，非破壞性檢測法。1996，台北縣：徐氏基金會。
3. Macovski, A., Ultrasonic array for reflection imaging. 1975(U.S. Patent 3918024).
4. Martinez, O., M. Parrilla, M.A.G. Izquierdo, and L.G. Ullate, Application of digital signal processing techniques to synthetic aperture focusing technique images. Sensors and Actuators a-Physical, 1999. 76(1-3): p. 448-456.
5. Nondestructive (NDT) Testing Encyclopedia. Available from: http://www.ndt.net/ndtaz/ndtaz.php.
6. Yilmaz, O., Seismic Data Analysis. Processing, Inversion, and Interpretation of Seismic Data. 2001, Tulsa: Society of Exploration Geophysicists.
7. Holmes, C., B. Drinkwater, and P. Wilcox, The post-processing of ultrasonic array data using the total focusing method. Insight, 2004. 46(11): p. 677-680.
8. Wooh, S.C. and Y.J. Shi, Influence of phased array element size on beam steering behavior. Ultrasonics, 1998. 36(6): p. 737-749.
9. Frazier, C.H. and W.D. O''Brien, Jr., Synthetic aperture techniques with a virtual source element. Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control, IEEE Transactions on, 1998. 45(1): p. 196-207.
10. Rupitsch, S.J., F. Maier, and B.G. Zagar, Synthetic Aperture Focusing Technique in High-Frequency Ultrasound Imaging to Locate Layer Delamination. Instrumentation and Measurement Technology Conference, 2006. IMTC 2006. Proceedings of the IEEE, 2006: p. 1953-1958.
11. Inside a Phased Array Transducer. Available from: http://www.olympus-ims.com/en/ndt-tutorials/transducers/inside/.
12. Phased