[發(fā)明專利]金屬板缺陷輪廓導(dǎo)波成像磁聲陣列結(jié)構(gòu)調(diào)整方法和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710078895.4
• 申請(qǐng)日: 2017-02-14
• 公開（公告）號(hào): CN106950283B
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃松嶺;張宇;趙偉;王珅;王哲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N29/06
• 分類號(hào): G01N29/06;G01N29/44
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張潤(rùn)

本發(fā)明提出一種金屬板缺陷輪廓導(dǎo)波成像磁聲陣列結(jié)構(gòu)調(diào)整方法和裝置，其中，方法包括：將全向磁聲換能器均勻布置在待測(cè)金屬板檢測(cè)區(qū)域內(nèi)；根據(jù)缺陷導(dǎo)波散射信號(hào)的幅值和走時(shí)計(jì)算散射點(diǎn)位置，并將其坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行三次平滑樣條插值形成缺陷輪廓曲線；計(jì)算缺陷輪廓曲線上各點(diǎn)的曲率；比較各點(diǎn)曲率與結(jié)構(gòu)調(diào)整曲率閾值的大小，并確定磁聲陣列調(diào)整區(qū)域；根據(jù)磁聲陣列調(diào)整區(qū)域進(jìn)行磁聲陣列結(jié)構(gòu)調(diào)整，并再次計(jì)算缺陷輪廓曲線；將兩次導(dǎo)波散射缺陷輪廓曲線進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，形成待檢測(cè)金屬板的缺陷輪廓圖像。由此，能夠針對(duì)不同缺陷輪廓特征對(duì)磁聲陣列結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，使得缺陷輪廓成像過(guò)程更具有針對(duì)性，操作便捷，提高了對(duì)實(shí)際復(fù)雜缺陷輪廓的成像效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種金屬板缺陷輪廓導(dǎo)波成像磁聲陣列結(jié)構(gòu)調(diào)整方法和裝置。

背景技術(shù)

通常，在金屬板構(gòu)件檢測(cè)工程中，大多只能判斷缺陷的有無(wú)并確定其位置。另外，通過(guò)獲得金屬板構(gòu)件缺陷的尺寸乃至輪廓形狀等定量化的信息作為評(píng)價(jià)金屬板結(jié)構(gòu)健康狀況、指導(dǎo)其維修和維護(hù)工作的重要依據(jù)。

隨著對(duì)金屬板構(gòu)件安全的要求日益嚴(yán)格，對(duì)金屬板構(gòu)件的檢測(cè)已不能滿足于常規(guī)的判斷缺陷有無(wú)及獲得缺陷當(dāng)量尺寸層面，缺陷定量描述必須向缺陷輪廓形狀描述、缺陷高精度成像、缺陷檢測(cè)結(jié)果可視化方向發(fā)展。

相關(guān)技術(shù)中，超聲導(dǎo)波具有衰減小、傳播距離遠(yuǎn)、聲場(chǎng)100％覆蓋構(gòu)件厚度、易于調(diào)節(jié)導(dǎo)波模態(tài)等特點(diǎn)，采用全向磁聲換能器從多角度對(duì)換能器陣列所包圍區(qū)域進(jìn)行導(dǎo)波檢測(cè)，能夠?yàn)槿毕莸母呔瘸上裉峁└鼮樨S富、準(zhǔn)確的缺陷信息。

然而，當(dāng)導(dǎo)波遇到缺陷發(fā)生較強(qiáng)程度的散射時(shí)，散射的影響和作用占主導(dǎo)地位，散射作用會(huì)使傳統(tǒng)導(dǎo)波成像方法重建的缺陷圖像中產(chǎn)生較多贗像，造成檢測(cè)盲區(qū)，嚴(yán)重影響了金屬材料結(jié)構(gòu)件的缺陷定位及成像精度。此外，特定規(guī)則形狀的傳感器陣列幾何結(jié)構(gòu)與實(shí)際缺陷多種多樣的散射特征間存在嚴(yán)重不匹配，特定的傳感器陣列幾何結(jié)構(gòu)只對(duì)特定散射特征的缺陷具有最佳匹配度和靈敏度，實(shí)際缺陷形狀及其散射特征多種多樣，傳統(tǒng)特定幾何結(jié)構(gòu)的陣列檢測(cè)方法無(wú)法對(duì)各種散射特征的缺陷都保持較高的靈敏度，因此對(duì)實(shí)際缺陷的成像檢測(cè)精度十分受限。

目前，用于檢測(cè)的陣列結(jié)構(gòu)相對(duì)固定和規(guī)則，對(duì)換能器陣列結(jié)構(gòu)與缺陷成像精度間關(guān)系的研究不足，尚未有對(duì)換能器陣列幾何拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整和性能最優(yōu)化的研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。

為此，本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提出一種金屬板缺陷輪廓導(dǎo)波成像磁聲陣列結(jié)構(gòu)調(diào)整方法，該方法能夠針對(duì)不同缺陷輪廓特征對(duì)磁聲陣列結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，使得缺陷輪廓成像過(guò)程更具有針對(duì)性，以及能夠?qū)饘侔宓膶?shí)際復(fù)雜缺陷進(jìn)行高精度輪廓成像，操作便捷，提高了對(duì)實(shí)際復(fù)雜缺陷輪廓的成像效率。

本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提出一種金屬板缺陷輪廓導(dǎo)波成像磁聲陣列結(jié)構(gòu)調(diào)整裝置。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明第一方面實(shí)施例提出了一種金屬板缺陷輪廓導(dǎo)波成像磁聲陣列結(jié)構(gòu)調(diào)整方法，包括：將N個(gè)全向磁聲換能器均勻布置在待檢測(cè)金屬板檢測(cè)區(qū)域內(nèi)，其中，每個(gè)全向磁聲換能器作為全向發(fā)射磁聲換能器按照一定順序激發(fā)全向超聲導(dǎo)波，并在所述待檢測(cè)金屬板中有超聲導(dǎo)波時(shí)作為全向接收磁聲換能器全向接收缺陷導(dǎo)波散射信號(hào)；根據(jù)所述缺陷導(dǎo)波散射信號(hào)的幅值和走時(shí)計(jì)算散射點(diǎn)位置，并將所述散射點(diǎn)位置的坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行三次平滑樣條插值形成缺陷輪廓曲線；在平面極坐標(biāo)系中，通過(guò)求解缺陷輪廓曲線插值函數(shù)的一階和二階導(dǎo)數(shù)計(jì)算在所述缺陷輪廓曲線上的各個(gè)點(diǎn)的曲率；通過(guò)所述各個(gè)點(diǎn)的曲率與預(yù)設(shè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整曲率閾值比較確定磁聲陣列調(diào)整區(qū)域，并根據(jù)所述磁聲陣列調(diào)整區(qū)域?qū)λ龃怕曣嚵薪Y(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，再次計(jì)算所述缺陷導(dǎo)波散射信號(hào)的缺陷輪廓曲線；將兩條缺陷輪廓曲線進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，形成所述待檢測(cè)金屬板的缺陷輪廓圖像。