[發明專利]一種超聲波缺陷檢測方法

在審

• 申請號: 201710981603.8
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN107782787A
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 孔亞廣;李文倩;張旭
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/44
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙)33240
• 代理人: 朱月芬

技術領域：

本發明屬于超聲波探傷領域，具體涉及一種超聲波缺陷檢測方法。

背景技術：

無損檢測技術是一門新興的綜合性的應用學科，滿足了人們對于高精度檢測的需求。超聲檢測是無損檢測的重要組成部分，是利用材料本身或內部缺陷對超聲波傳播的影響，來判斷結構內部及表面缺陷的大小、形狀和分布情況的高新技術，對比其他常規無損檢測技術，具有被檢測對象范圍廣、檢測深度大、靈敏度高、成本低、效率高、對人體無害的優點。

超聲無損檢測的主要工作是對被測對象的超聲回波信號進行分析。超聲波換能器脈沖響應產生超聲信號，該信號作用于被測物體表面，遇到不同介質會發生反射現象，反射信號即超聲回波信號。通過對被測物體的超聲回波分析可以確定其幾何形狀、尺寸、內部缺陷等物理特性以及傳輸路徑上的各種信息。從超聲回波中得出有實用價值的信息離不開對回波信號的正確處理與分析和對超聲回波參數的精確估計。

近年的研究表明，超聲波的衰減、阻抗和散射特性，為超聲波的應用提供了豐富的信息，成為超聲波廣泛應用的條件。但是由于超聲波在物體中的傳播速度非常快，捕捉傳播時間的難度較大，所以利用超聲波實現缺陷檢測較困難，現有的方法大都存在操作復雜、精度低、實時性差的缺點。

發明內容：

本發明針對現有超聲波缺陷檢測方法的不足，提出了一種超聲波缺陷檢測方法。

一種超聲波缺陷檢測方法，該方法具體包括以下步驟：

步驟一：接收超聲波在物體上表面M和下表面N的反射回波，將回波信號的幅值放大50倍；刪除物體上表面M的反射回波；

步驟二：將放大后的波形與1v電壓通過比較芯片進行比較；當放大后的波形的幅值小于1v時比較結果為高電平，當放大后的波形的幅值大于1v時比較結果為低電平；

步驟三：觸發器的觸發高電平脈沖，當步驟二中的比較結果為高電平時，觸發器的高電平脈沖截斷；該截斷的高電平脈沖的時間長度即為接收超聲波在物體上表面M與下表面N的反射回波的時間長度；

步驟四：將截斷的觸發脈沖與頻率為50M Hz的正弦信號通過邏輯與非得到一個調制信號；

步驟五：是將調制信號輸入到計數芯片，然后由單片機得出計數芯片輸出引腳信息即可得出脈沖個數n；即得到截斷的回波信號；

步驟六：將截斷的回波信號進行FIR濾波；

步驟七：將步驟六得到的濾波結果進行希爾伯特變換和初值求解；

步驟八：將步驟其得到的結果通過EM算法得到超聲回波參數。

所述的方法整體包括：信號調制、FIR濾波、希爾伯特變換、初值求解和EM算法優化五個部分。

本發明的有益效果：

本發明充分考慮超聲波缺陷檢測的實時性及高效性，提出一種信號調制方法，先一步確定出超聲回波信號的時間域，減少了后續預處理數據處理量。本發明充分考慮超聲波回波信號預處理的高可靠性、高信噪比，設計了合理的FIR數字濾波器。本發明充分考慮回波處理的高效性，利用經驗模態分解(Empirical mode decomposition,EMD)方法和希爾伯特變換提取回波包絡進行研究。本發明充分考慮超聲缺陷檢測的簡便性和高精確度，利用超聲回波的高斯模型和線性方程求解了超聲回波信號的初始值，接著采用EM對初始值進行優化。

本超聲波缺陷檢測方法具有設計合理、科學實用、精確度高、穩定性好、可靠性高的優點。

附圖說明：

圖1為算法基本框架；

圖2為回波信號時間域截取示意圖；

圖3為FIR濾波結果圖；

圖4-1為EMD分解IMF1-4的結果圖；

圖4-2為EMD分解IMF5-8結果圖；

圖5為回波包絡圖；

圖6為極值點圖；

圖7為EM算法框圖.

具體實施方式：

下面結合附圖對本發明作進一步的說明。

一、如圖1所示：

(1)本文提出一種信號調制的方法(具體實施步驟如圖2所示)，先一步確定出超聲回波信號的時間域，減少了后續預處理數據處理量，提高了數據處理速度，為提高參數估計的實時性和實用性奠定了基礎。