在非破坏性测试（NDT）行业中具有重要的技术进步，具有全部聚焦方法（TFM）能干的检测装置更为常见。在分阶段阵列超声波检测（PAUT）技术方面，TFM方法代表了一步向前阶跃。然而，TFM及其与完整矩阵捕获（FMC）的关系仍然对某些PAUT从业者令人困惑，以及传统PAUT和TFM / FMC处理之间的差异。
本文为熟悉PAUT成像的人提供了对TFM成像的基本介绍。与超声波模式转换相关的方面在此处留在这里，以保持简洁和清晰。
传统PAUT和TFM之间的根本差异
两者都使用多元素探头PAUT和解冻那它在试验片中发出脉冲超声波并记录回波的时间迹线（波形）。然后通过组装这些波形来制造被检查的片中的反射器图像。可以将超声图像视为称为帧的一堆子图像。以不同角度捕获的扫描（幅度与时间）的布置构成了PAUT中的扇形扫描。
在扇形扫描的定义中，单个a扫描充当框架。这些帧用PAUT策略以最快的方式处理，以实时显示和刷新全局图像。
信号采集和帧处理策略是传统PAUT和TFM的根本区别。
传统的PAUT成像
本文用s扫描的方法来演示pat的帧采集过程。s扫描由单独的帧组成，这些帧对应于从不同角度捕捉到的a扫描。一组元素，即光圈，在采集过程中同时发射和记录。
为了以所需的角度转向超声波，并将其聚焦在该部件中的所需深度，每个元件具有延迟施加。然后使用折射角和聚焦深度来定义每个帧。这意味着构成全局图像的离散角的数量是获取的帧数的总数。
pat需要的收购数量有限，这是有利的。单个发射机的声振幅在材料中的“物理总和”导致了传输光束。
前端电子器件的快速求和容量用于合成获得接收光束，这意味着通过PAUT获得的图像可以非常快速地显示。PAUT的一个缺点是帧仅聚焦在恒定深度。与出现在焦区中出现的相同反射器相比，位于焦点区域外面的反射器出现模糊，略大。
使用总对焦方法（TFM）解决了该分辨率问题。幅度以多个深度与TFM的焦线显示在焦线上，在任何地方产生高度分辨的图像，不仅仅在单个深度线上。
FMC-An收购战略
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图片来源:奥林巴斯科学解决方案
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TFM-图像重建
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如果要用于总关注方法，则生成TFM图像所花费的时间将会显着增加。利用TFM，生成S扫描所需的离散角的数量低于构成图像的像素数量的批次。
例如，通过100个角度扫描的s扫描将需要100个采集，而100 × 100像素的TFM图像则需要10000个采集。
如图2所示，使用另一个采集策略来避免该问题，从而计算后处理帧。这种策略需要与每个像素位置相对应的一组焦致性，以及一组名为全矩阵捕获（FMC）的一组原始基波。
在发送和接收中可以合成超声波横梁，并聚焦在每个像素位置，因为这两个元件允许适当地延迟和求和。因此，所生成的图像是“聚焦到处”。
使用FMC获取所有单独的探头元素对之间的所有波形。通过探头的全孔径达到给定探针设计的最佳聚焦结果。这里，为了构建FMC，获取的数量需要等于探测的元素数。
FMC中包含了所有关于探头各元件间声波传播的信息，包括界面反射和缺陷散射。FMC可用于重建任何类型的pat采集，包括扇形扫描、平面波成像(PWI)、动态深度聚焦(DDF)等。
使用FMC采集过程生成图像所需的采集次数近似等于PAUT。然而，存储单个FMC数据集需要巨大的存储容量、传输带宽和处理能力。获得TFM/FMC结果可能比PAUT慢，这取决于所使用的设备的电子。
pat和TFM图像在一个实验案例上的差异说明
通过采用线性相控阵(PA)探头对垂直分布在钢块上的相同侧孔(SDHs)进行扫描，说明了pat和TFM成像的区别。
下面是一个pat s扫描(a)和一个TFM图像(b)使用OmniScan™X3探伤仪使用相同的检查配置。
一个独特的20毫米焦距(用红色虚线表示)用于获取s扫描中的每一帧。位于焦点区域的sdh具有相似的振幅和大小。
与较短的焦距相比，图像分辨率最佳的区域更大，解释了上述结果。SDHs显得扭曲，并且较大的幅度远离焦点深度。对于所有SDH的尺寸更均匀，需要有几个具有各种焦距的图像。
超声波束聚焦在TFM图像（B）中的每个像素处。如图所示，每个SDHS出现具有最佳分辨率的SDH，并且仅需要单个图像，以适当尺寸的SDH位于较大深度范围内。
然而，对于位于电子聚焦能力末端的sdh，仍然可以观察到横向失真，因为这种失真是PA成像固有的。
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图片来源:奥林巴斯科学解决方案
TFM / FMC采集提供的优势摘要
构成图像的帧的性质和数量是TFM和PAUT之间的主要区别。
帧是一维信号或在Paut中的扫描
而且只有实时，前端电子求和是后处理。此外，在PAUT中获取并呈现框架。
相比之下，TFM帧是聚焦光束在每个像素坐标处的零维数据点。与PAUT相比，需要处理的帧数更多。为了在后处理中产生合成聚焦光束，需要FMC采集过程。
与用PAUT生成的图像相比，整个图像在TFM中以最佳分辨率显示，而TFM仅在光束的焦点区域具有高分辨率。然而，值得注意的是，当使用总聚焦方法时，电子聚焦能力是相控阵成像的一个限制。
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