[發(fā)明專利]一種分布式超聲陣列全捕捉檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610999435.0
• 申請(qǐng)日: 2016-11-14
• 公開（公告）號(hào): CN106568844B
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張益成;聶勇;謝航;甘文軍;蔡家藩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 核動(dòng)力運(yùn)行研究所;中核武漢核電運(yùn)行技術(shù)股份有限公司
• 主分類號(hào): G01N29/06
• 分類號(hào): G01N29/06;G01N29/36
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心 11007
• 代理人: 李東斌

1.一種分布式超聲陣列全捕捉檢測(cè)方法，其特征在于：該方法具體包括如下步驟：

步驟1、對(duì)待檢測(cè)工件進(jìn)行特性分析；

分析待檢測(cè)工件的聲學(xué)特性、結(jié)構(gòu)特征、缺陷分布；

步驟2、根據(jù)待檢測(cè)工件特性，選擇相適應(yīng)的探頭頻率與探頭單元尺寸和數(shù)量；

步驟3、在待檢測(cè)工件上布置探頭陣列；

步驟4、利用全矩陣捕捉，采集所有的超聲回波信號(hào)；

步驟5、對(duì)采集到的超聲回波信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，以獲得被檢工件中的回波信息；

對(duì)被檢工件的區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并利用下式計(jì)算獲得被檢工件中的回波響應(yīng)值：

其中，S_p為目標(biāo)像素點(diǎn)-網(wǎng)格的回波響應(yīng)值；Sig_ij為利用全矩陣捕捉采集獲得的超聲回波信號(hào)；f_ij為加權(quán)系數(shù)；加權(quán)系數(shù)f_ij的選取具體包括：

步驟5.1、采用現(xiàn)有聲場(chǎng)仿真算法計(jì)算單一探頭晶片單元的發(fā)射聲場(chǎng)B_Field＝g(x，y)；

步驟5.2、以聲場(chǎng)最大值對(duì)聲場(chǎng)B_Field進(jìn)行歸一化處理；

步驟5.3、加權(quán)系數(shù)f_ij具體由下式獲得：

式中，g_i表示在相對(duì)于i號(hào)探頭晶片位置處的歸一化聲場(chǎng)，g_j表示在相對(duì)于j號(hào)探頭晶片位置處的歸一化聲場(chǎng)，可采用雙線性插值的方式從g(x，y)中計(jì)算獲得；

步驟6、將被檢工件回波數(shù)據(jù)歸一化處理，并利用位圖顯示監(jiān)測(cè)結(jié)果；

步驟6.1、將被檢工件回波數(shù)據(jù)歸一化處理，并利用位圖顯示二維缺陷；

步驟6.2、將被檢工件回波數(shù)據(jù)歸一化處理，并利用三維位圖顯示監(jiān)測(cè)結(jié)果。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式超聲陣列全捕捉檢測(cè)方法，其特征在于：所述的步驟4中利用全矩陣捕捉，采集所有的超聲回波信號(hào)的具體步驟為：

步驟4.1、對(duì)所有的探頭晶片進(jìn)行編碼為i＝1,2,3…,n；

步驟4.2、激發(fā)編號(hào)為i的晶片單元，隨后用編號(hào)為i到n的所有晶片單元接受超聲波信號(hào)，并獨(dú)立保存為Sig_i,j，其中，j表示晶片編號(hào)；

步驟4.3、激發(fā)編號(hào)為i+1的晶片單元，隨后用編號(hào)為i+1到n的所有晶片單元接受超聲波信號(hào)，并獨(dú)立保存為Sig_i+1,j；

步驟4.4、重復(fù)步驟4.3，依次激發(fā)所有晶片單元，獲得信號(hào)陣列矩陣。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式超聲陣列全捕捉檢測(cè)方法，其特征在于：所述的步驟2中選擇相適應(yīng)的探頭頻率與探頭單元尺寸和數(shù)量的具體步驟為：

根據(jù)待檢測(cè)工件的特性，選擇探頭單元尺寸Sprobe滿足Sprobe≤1.15×λ，其中，λ為超聲波在工件中的波長(zhǎng)；

探頭單元數(shù)量Nprobe的選擇需要滿足6≤Nprobe，且3×Dp/(λ×Sprobe²)≤Nproeb，其中，Dp為被檢區(qū)域距離監(jiān)測(cè)面的最大距離。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式超聲陣列全捕捉檢測(cè)方法，其特征在于：所述的步驟1中在待檢測(cè)工件上布置探頭陣列的步驟為：

在待檢測(cè)工件上以任意的稀疏矩陣排列探頭，其中，存在探頭晶片的位置定義為實(shí)位置，反之為虛位置，由實(shí)位置所圍成的范圍為探頭的覆蓋范圍，為了達(dá)到最佳的監(jiān)測(cè)效果，覆蓋范圍內(nèi)的實(shí)位置數(shù)量應(yīng)該大于虛位置數(shù)量；在M×N的矩陣中，矩陣間距Gap需滿足：Gap≤λ/2。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式超聲陣列全捕捉檢測(cè)方法，其特征在于：所述的步驟6.2中將被檢工件回波數(shù)據(jù)歸一化處理，并利用三維位圖顯示監(jiān)測(cè)結(jié)果的具體步驟為：

步驟6.2.1、選擇閾值，將三維結(jié)果中小于該閾值的值賦予0值，其中，閾值的選擇可參考直方圖；

步驟6.2.2、采用現(xiàn)有圖像處理算法，識(shí)別所有的三維連通區(qū)域；

步驟6.2.3、針對(duì)每個(gè)連通區(qū)域，計(jì)算等高面，并利用不同程度的透明色表示，透明度與賦值成正比，0值區(qū)為無色全透明，即可有效顯示所有的缺陷區(qū)域。