[發明專利]金屬板缺陷輪廓導波成像磁聲陣列結構調整方法和裝置

有效

• 申請號: 201710078895.4
• 申請日: 2017-02-14
• 公開（公告）號: CN106950283B
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 黃松嶺;張宇;趙偉;王珅;王哲
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N29/06
• 分類號: G01N29/06;G01N29/44
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張潤

1.一種金屬板缺陷輪廓導波成像磁聲陣列結構調整方法，其特征在于，包括以下步驟：

將N個全向磁聲換能器均勻布置在待檢測金屬板檢測區域內，其中，每個全向磁聲換能器作為全向發射磁聲換能器按照一定順序激發全向超聲導波，并在所述待檢測金屬板中有超聲導波時作為全向接收磁聲換能器全向接收缺陷導波散射信號；

根據所述缺陷導波散射信號的幅值和走時計算散射點位置，并將所述散射點位置的坐標數據進行三次平滑樣條插值形成缺陷輪廓曲線；

在平面極坐標系中，通過求解缺陷輪廓曲線插值函數的一階和二階導數計算在所述缺陷輪廓曲線上的各個點的曲率；

通過所述各個點的曲率與預設的結構調整曲率閾值比較確定磁聲陣列調整區域，并根據所述磁聲陣列調整區域對所述磁聲陣列結構進行調整，再次計算所述缺陷導波散射信號的缺陷輪廓曲線；

將兩條缺陷輪廓曲線進行數據融合，形成所述待檢測金屬板的缺陷輪廓圖像。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據所述缺陷導波散射信號的幅值和走時計算散射點位置，并將所述散射點位置的坐標數據進行三次平滑樣條插值形成缺陷輪廓曲線，包括：

所述缺陷導波散射信號的實測走時為t_r，所述缺陷導波散射信號在金屬板中的傳播速度為v，建立平面極坐標系，所述全向發射磁聲換能器的位置為T，所述全向接收磁聲換能器的位置為R，計算所述散射點位置的公式為：

其中，A為在全向發射磁聲換能器T處激發全向超聲導波的信號強度，a_s為超聲導波發生散射時信號強度的散射衰減系數，A_RS為全向接收磁聲換能器位置R處接收到的缺陷導波散射信號強度；

對于獲得的S個散射點，其中，S為正整數，散射點極坐標位置為P_i(θ_i，r_i)，其中i＝1,2，…，S，將散射點極坐標數據進行三次平滑樣條插值，形成缺陷輪廓曲線及函數PC(θ_j，r_j)：

PC(θ_j,r_j)＝CSplineI[P_i(θ_i,r_i)]

其中，j＝1,2，…，S1，S1為正整數，表示所述缺陷輪廓曲線上的總點數，CSplineI為對散射點極坐標P_i(θ_i，r_i)進行三次平滑樣條插值的函數。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述在平面極坐標系中，通過求解缺陷輪廓曲線插值函數的一階和二階導數計算在所述缺陷輪廓曲線上的各個點的曲率，包括：

所述缺陷輪廓曲線上任一點為P_Cj(θ_j，r_j)，曲率C_j(θ_j，r_j)計算公式為：

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述通過所述各個點的曲率與預設的結構調整曲率閾值比較確定磁聲陣列調整區域，并根據所述磁聲陣列調整區域對所述磁聲陣列結構進行調整，包括：

所述磁聲陣列結構調整區域R(θ)的求解公式為

R(θ)＝arg{θ_j}s.t.C_j(θ_j)>C_TH，其中，C_TH為預設結構調整曲率閾值；

基于所述磁聲陣列結構調整區域R(θ)，在原磁聲陣列基本結構的基礎上，位于原磁聲陣列基本結構調整區域之外的部分，不再布置磁聲換能器；對于所述磁聲陣列結構調整區域R(θ)，增大磁聲陣列調整區域R(θ)內的磁聲換能器數量密度，減小相鄰磁聲換能器間距。