Advanced ultrasonic array-based imaging techniques such as the total focusing method (TFM) and plane wave imaging (PWI) have shown an increased efficiency to image smaller defects with high resolution. In this work, a new imaging technique called sectorial plane wave imaging (SPWI) is proposed by employing the principle of PWI to a framework of the conventional phased array sectorial scan. Besides, the SPWI algorithm is extended for multi-modal ultrasonic imaging using a linear array on an angular wedge. Initially, a plane strain finite element (FE) framework is presented to simulate the forward problem of elastic wave propagation excited by a linear array of elements. In this work, a specimen with an inclined notch is modeled, and multiple FE simulations are carried out to compute the full matrix capture array response. Subsequently, experiments are carried out on specimens with defects to demonstrate the proposed SPWI algorithm’s imaging capabilities. TFM, PWI, and SPWI algorithms are applied for image reconstruction, and their numerical and experimental results are compared. The direct and half-skip mode SPWI results are shown to capture all the specimen defects with good accuracy but at a reduced image resolution compared to TFM and PWI results due to a compromise in reception focusing. However, the enhanced processing speed of SPWI compared to TFM and PWI makes it suitable for quick multi-mode inspections and a viable replacement of the widely used conventional sector scan.

先进的基于超声阵列的成像技术，如全聚焦法 (TFM) 和平面波成像 (PWI)，已经显示出更高的效率，可以以高分辨率对较小的缺陷进行成像。在这项工作中，通过将PWI原理应用于传统相控阵扇形扫描的框架，提出了一种称为扇形平面波成像（SPWI）的新成像技术。此外，SPWI 算法被扩展用于使用角楔上的线性阵列的多模态超声成像。最初，提出了平面应变有限元 (FE) 框架来模拟由线性单元阵列激发的弹性波传播的前向问题。在这项工作中，对具有倾斜凹口的试样进行建模，并进行多次有限元模拟以计算全矩阵捕获阵列响应。随后，对有缺陷的样本进行了实验，以证明所提出的 SPWI 算法的成像能力。将 TFM、PWI 和 SPWI 算法应用于图像重建，并比较了它们的数值和实验结果。与 TFM 和 PWI 结果相比，由于接收聚焦的妥协，直接和半跳跃模式 SPWI 结果能够以良好的精度捕获所有样品缺陷，但图像分辨率较低。然而，与 TFM 和 PWI 相比，SPWI 的处理速度提高，使其适用于快速多模式检测，并可行替代广泛使用的传统扇区扫描。并比较了它们的数值和实验结果。与 TFM 和 PWI 结果相比，由于接收聚焦的妥协，直接和半跳跃模式 SPWI 结果能够以良好的精度捕获所有样品缺陷，但图像分辨率较低。然而，与 TFM 和 PWI 相比，SPWI 的处理速度提高，使其适用于快速多模式检测，并可行替代广泛使用的传统扇区扫描。并比较了它们的数值和实验结果。与 TFM 和 PWI 结果相比，由于接收聚焦的妥协，直接和半跳跃模式 SPWI 结果能够以良好的精度捕获所有样品缺陷，但图像分辨率较低。然而，与 TFM 和 PWI 相比，SPWI 的处理速度提高，使其适用于快速多模式检测，并可行替代广泛使用的传统扇区扫描。