[發明專利]一種基于自動掃描的非線性超聲成像檢測方法

有效

• 申請號: 201310646365.7
• 申請日: 2013-12-04
• 公開（公告）號: CN103926320A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 劉松平;李樂剛;劉菲菲;郭恩明;白金鵬;曹正華;謝富原;孟秋杰;傅天航
• 申請（專利權）人: 中航復合材料有限責任公司
• 主分類號: G01N29/06
• 分類號: G01N29/06
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 李建英

1.一種基于自動掃描的非線性超聲成像檢測方法，其特征是，

1）非線性超聲單元

非線性超聲單元包括超聲自動掃描檢測設備、發射換能器（1）、接收換能器（2）、超聲單元（3）、前置處理器（4），

發射換能器（1）和接收換能器（2）采用超聲噴水式脈沖換能器，兩個換能器分別安裝在超聲自動掃描檢測設備中的掃描機構（9）中的兩換能器安裝座上，發射換能器（1）和接收換能器(2)在超聲自動掃描檢測設備中的掃描機構(9)控制下，實現對被檢測零件的非線性超聲自動掃描，發射換能器（1）和接收換能器（2）的頻率根據被檢測零件的材料聲學特性、檢測靈敏度要求進行選擇，發射換能器（1）與接收換能器（2）的頻率配對使用，發射換能器（1）通過高頻屏蔽線纜與超聲單元（3）的信號輸出端連接，接收換能器（2）通過高頻屏蔽線纜與前置處理器（4）的信號輸入端連接；

超聲單元（3）提供寬帶窄脈沖激勵信號，激勵發射換能器（1）產生超聲脈沖信號，通過耦合介質傳播到被檢測零件中，超聲單元（3）的激勵信號帶寬100MHz，幅值至少覆蓋200V～400V，超聲單元（3）安裝在超聲自動掃描檢測設備上；

前置處理器（4）通過高頻信號電纜與超聲自動掃描檢測設備中的信號處理單元（5）進行信號連接，前置處理器（4）為寬帶窄脈沖放大電路，前置增益10dB～30dB，信號帶寬100MHz；

2）非線性超聲檢測信號獲取

通過發射換能器（1）與接收換能器（2）獲取非線性超聲檢測信號：

以發射換能器（1）在被檢測零件中形成的入射超聲脈沖信號沿被檢測零件厚度方向傳播，則發射換能器（1）在被檢測零件中形成的超聲脈沖信號，

接收換能器（2），獲取來自被檢測零件中所形成的超聲脈沖信號，

然后通過前置處理器（4）利用超聲自動掃描檢測設備中的信號處理單元（5），進行數字化處理，將接收換能器（2）所提取的諧波信號轉換為數字信號，送到超聲自動掃描檢測設備中的控制與成像計算機（6）內存，用于后續的非線性超聲成像；

3）非線性超聲成像

①成像位置數據構建

超聲自動掃描檢測設備控制發射換能器（1）和接收換能器（2）對被檢測零件（10）進行自動掃描，超聲自動掃描檢測設備中的信號處理單元（5）的數字化處理后的諧波信號，按照掃描檢測點位置矩陣序列方式，存儲在超聲自動掃描檢測設備中的控制與成像計算機（6）內存中，檢測點位置矩陣中由R個掃描行、每行C個檢測點構成R×C的檢測點位置矩陣P，以此為序，存儲諧波信號數據，形成成像位置數據矩陣Q，從而建立位置矩陣P與成像位置數據矩陣Q之間的一一對應關系，進行非線性超聲自動掃描成像數據的管理；

②成像顯示

根據構建的成像位置數據矩陣Q，按照選定的顏色/灰度碼的調制方式，利用超聲自動掃描檢測設備中的控制與成像計算機（6），通過掃描成像將成像位置數據矩陣Q，轉換為超聲自動掃描檢測設備中的成像顯示單元（7）可接受的顯示顏色/灰度，從而實現對被檢測零件（10）的非線性超聲成像；

自動掃描的非線性超聲成像檢測的步驟是，

①確定自動掃描方式

根據被檢測零件的材料、結構和檢測要求，選擇超聲自動掃描檢測設備，確定發射換能器（1）與接收換能器（2）的安裝位置和擺角，

②零件裝卡

將被檢測零件（10）安裝在所選擇超聲自動掃描檢測設備的檢測工位，檢查無誤后，接通電源，開啟檢測設備，并進入非線性超聲自動掃描成像檢測窗口，

③參數設置

控制程序加載與自檢；設置掃描速度、步進、掃描范圍掃描參數；設置采樣頻率，信號閘門檢測參數及諧波系數，

④掃描成像

a）判斷是否開始自動掃描，如果不進入自動掃描，則等待掃描，否則執行下一步；

b）開始行掃描；

c）獲取當前行掃描中檢測位置點j的位置信號和諧波信號；

d）諧波信號轉化為成像數據；

e）成像數據緩存；

f）判斷當前行是否結束，如未結束，重復執行步驟c）到e）；如果已結束，當前行成像數據保存到成像位置數據矩陣Q中對應的行位置，并顯示當前掃描行圖像；

g）判斷零件掃描是否完成，如未完成，掃描步進后，重復步驟b）到f）；如果已完成零件掃描，結束掃描，進入圖像分析。