摘要
超声脉冲回波成像是用于监测钢筋混凝土基础设施结构完整性的最广泛使用的无损检测（NDE）方法之一，其应用场景涵盖桥面板、隧道衬砌及坝体等。在该采集构型下，单个低频换能器被机械地光栅扫描式地覆盖在试样的可访问上表面，并在每个扫描位置记录一次A扫描信号，同时充当发射器和接收器。然而，常用的重建算法——如合成孔径聚焦技术（SAFT）和逆时偏移（RTM）——在此类数据上往往只能产生有限质量的重建结果，原因在于它们未能充分建模单站制几何构型特有的往返传播核，未能将强近表面直达波反射与体图像分离开来，也未能考虑混凝土介质中持续的、由骨料引起的杂波对每条A扫描信号的污染。本文提出了一种面向单站制超声采集的杂波感知重建方法（CARMA），其主要创新在于在一个统一的基于模型的重建框架中联合集成了一种单站制特有的往返传播模型、一个专用的近表面直达波子空间以及一个数据自适应的低秩杂波子空间。与现有的重建方法不同，CARMA通过平方余弦往返方向性模型显式考虑了收发共置的几何构型，同时将依赖于扫描位置的直达波贡献和骨料引起的杂波从目标反射率图像中分离出来。为了在全控且可重复的条件下验证该方法，我们利用k-Wave伪谱声学求解器生成了大量物理逼真的全波模拟，以再现一个具有代表性的基础设施检测场景：三个具有阶梯状后壁且厚度各异的钢筋混凝土试样，十个嵌入的已知缺陷（包括钢质预应力筋管道和低阻抗聚苯乙烯夹杂物），一种单站制光栅扫描式脉冲回波采集方式，以及随机分布的骨料散射体以复现实际混凝土中的杂波特征。在这些大量k-Wave模拟上的结果表明，CARMA重建方法的定位误差比RTM低约
