[發明專利]一種超聲檢測與成像方法及其系統

有效

• 申請號: 201710206561.0
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN106990172B
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 張碧星;閻守國;黃娟
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: G01N29/06
• 分類號: G01N29/06
• 代理公司: 北京億騰知識產權代理事務所(普通合伙) 11309
• 代理人: 陳霽

本發明涉及一種超聲檢測與成像方法及其系統，該方法包括：超聲換能器各陣元向待檢區域各預設焦點依次發射兩個脈沖；控制超聲換能器各陣元向預設焦點發射兩個脈沖之間的時間差，使第一個脈沖激發的橫波和第二個脈沖激發的縱波同時到達預設焦點；以及控制超聲換能器各陣元發射的第一個脈沖的時間延遲，使超聲換能器各陣元發射的第一個脈沖激發的橫波同時到達預設焦點，進而實現縱波和橫波在預設焦點處同時聚焦；改變待檢區域內預設焦點的位置，當待檢區域內所有預設焦點聚焦后，則完成多波聚焦聲束對待檢區域的掃描過程；根據超聲換能器各陣元依次接收到來自缺陷的回波信號得到待檢區域的各預設焦點的檢測信號，再將檢測信號進行成像處理。

技術領域

本發明涉及超聲檢測與成像技術領域，尤其涉及一種超聲檢測與成像方法及其系統。

背景技術

近年來，超聲檢測與成像取得了快速發展，相關儀器和設備已應用到超聲檢測的各個領域。然而，目前的超聲成像檢測設備和儀器幾乎都只利用了介質中某一種類型的聲波信息(如縱波或橫波)進行聚焦和成像處理，即使是利用多種類型的聲波進行成像，但也只是分別利用不同聲波進行處理，不能同時利用多種波型進行聚焦與成像。利用一種聲波信息進行聚焦與成像，檢測信號的信噪比難以有較大程度的提高，對于細微缺陷的檢測，或者在復雜結構中，利用單一波型的超聲成像檢測遇到了嚴重困難。

發明內容

本發明的目的，是為了克服現有技術超聲成像檢測設備和儀器存在的上述技術問題，提供了一種超聲檢測與成像方法及其系統。

為了實現上述目的，一方面，本發明提供了一種超聲檢測與成像方法。該方法包括：

由超聲換能器各陣元向待檢區域的各預設焦點依次發射兩個脈沖；其中，所述脈沖用于激發橫波或縱波；通過控制超聲換能器各陣元向預設焦點發射兩個脈沖之間的時間差，使得第一個脈沖激發的橫波和第二個脈沖激發的縱波同時到達預設焦點；以及控制超聲換能器各陣元發射的第一個脈沖的時間延遲，使得超聲換能器各陣元發射的第一個脈沖激發的橫波同時到達預設焦點，從而使得縱波和橫波在預設焦點處實現同時聚焦；改變待檢區域內預設焦點的位置，當待檢區域內的所有預設焦點進行聚焦后，則完成多波聚焦聲束對待檢區域的掃描過程；根據超聲換能器各陣元依次接收到來自缺陷的回波信號得到待檢區域各預設焦點的檢測信號，再將檢測信號進行成像處理。

優選地，上述成像處理步驟，包括：將超聲換能器各陣元依次接收到來自缺陷的回波信號按照縱波時延疊加得到第一時間序列信號；以及將超聲換能器各陣元依次接收到來自缺陷的回波信號按照橫波時延疊加得到第二時間序列信號；將第一時間序列信號和第二時間序列信號，按照預定的延時規則進行疊加合成第三時間序列信號；將第三時間序列信號進行成像處理，得到待檢區域的檢測圖像。

優選地，上述預定的延時規則是指按照縱波和橫波從預設焦點傳播到超聲換能器陣元的時間差得到，按照預定的延時規則進行疊加得到的第三時間序列信號為預設焦點的檢測信號。

優選地，成像處理通過第三時間序列信號的幅度來實現。

優選地，超聲換能器各陣元向預設焦點發射兩個脈沖之間的時間差，通過以下公式計算：

其中為第i個陣元發射的兩個脈沖之間的時間差，r_i為第i陣元到聚焦點P之間的距離，c_p為介質中的縱波速度，c_s為介質中的橫波速度。

優選地，超聲換能器各陣元發射的第一個脈沖的時間延遲，通過以下公式計算：

其中為第i個陣元發射第一個脈沖的時間延遲，r₁為第1個陣元到焦點之間的距離。