[發(fā)明專利]一種實時3D全聚焦相控陣超聲成像方法、裝置及存儲介質(zhì)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810128020.5
• 申請日: 2018-02-08
• 公開（公告）號: CN108490077A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊貴德;詹紅慶;杜南開;陳振光;崔金光;楊青蘭
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東汕頭超聲電子股份有限公司
• 主分類號: G01N29/06
• 分類號: G01N29/06;G01N29/07;G01N29/22
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 張澤思;周增元

本發(fā)明實施例公開了一種實時3D全聚焦相控陣超聲成像方法，包括步驟：以所述待測工件以頂面建立三維空間直角坐標系;計算所述二維面陣換能器每一陣元依次發(fā)射的超聲波經(jīng)耦合區(qū)傳遞到所述待測工件內(nèi)的目標缺陷點的發(fā)射時間，以及經(jīng)所述標缺陷點反射的超聲波經(jīng)所述待測工件至所述耦合區(qū)被所述二維面陣換能器接收的反射時間；以所述發(fā)射時間、反射時間建立全矩陣數(shù)據(jù)將目標缺陷點進行3D全聚焦重構(gòu)。本發(fā)明實施例還公開了一種用于實時3D全聚焦相控陣超聲成像的裝置及可讀存儲介質(zhì)。采用本發(fā)明，實時采集待測工件內(nèi)部三維空間的全矩陣波形信號進行實時3D全聚焦成像檢測，檢測成像結(jié)果非常直觀，檢測速度快，檢測結(jié)果可靠、傷損容易觀察。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超聲檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種實時3D全聚焦相控陣超聲檢測成像方法、裝置及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)

當前國內(nèi)外研究人員針對于檢測件進行超聲檢測還停留在采用A型波數(shù)字超聲檢測儀的一維回波信號對檢測件進行表述，或者采用傳統(tǒng)相控陣成像檢測儀對檢測件進行二維剖面成像檢測的階段，或者通過伺服電機帶動常規(guī)探頭通過水浸法采集工件波形，采集完畢再離線合成一副3D圖像。事實上，這三種方案的檢測工藝都比較復雜，傳統(tǒng)相控陣的二維成像檢測技術(shù)雖然也能夠檢測出檢測件內(nèi)部的缺陷，但是由于僅僅是對檢測件內(nèi)部的某個剖面進行成像，檢測結(jié)果并不能有效反應缺陷在檢測件內(nèi)部立體空間中的幾何結(jié)構(gòu)及尺寸大小，檢測結(jié)果的直觀性較差，容易出現(xiàn)缺陷的誤判和漏判，對于檢測操作人員的檢測工藝水平、檢測經(jīng)驗要求相對較高，而上述最后一種方案采集速度慢，成像效率低，像素低，通過后期計算合成處理重構(gòu)三維，并不能實時地進行檢測成像。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種實時3D全聚焦相控陣超聲成像方法、裝置及存儲介質(zhì)。可對待測工件實時進行3D檢測顯示。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供了一種實時3D全聚焦相控陣超聲成像方法，包括以下步驟：

S1：使用n×n二維面陣換能器耦合于待測工件上方；

S2：以所述待測工件以頂面建立三維空間直角坐標系；

S3：對所述二維面陣換能器進行初始化；

S4：計算所述二維面陣換能器每一陣元依次發(fā)射的超聲波經(jīng)耦合區(qū)傳遞到所述待測工件內(nèi)的目標缺陷點的發(fā)射時間，以及經(jīng)所述標缺陷點反射的超聲波經(jīng)所述待測工件至所述耦合區(qū)被所述二維面陣換能器接收的反射時間；

S5：以所述發(fā)射時間、反射時間建立全矩陣數(shù)據(jù)將目標缺陷點進行3D全聚焦重構(gòu)。

進一步地，還包括對所述3D全聚焦重構(gòu)結(jié)果進行希爾伯特濾波器的濾波的步驟。

更進一步地，所述對所述二維面陣換能器進行初始化的步驟通過以下方法進行初始化面陣換能器各陣元坐標：

其中，d表示陣元間距，h表示耦合區(qū)的厚度，i＝1,2,3,...n²。

更進一步地，所述發(fā)射時間經(jīng)以下方式計算：

其中，表示超聲波經(jīng)耦合區(qū)傳遞到所述待測工件內(nèi)的折射點的三維坐標，表示工件內(nèi)任意點I的三維坐標，v₁表示耦合區(qū)的聲速，v₂表示待測工件的聲速。

更進一步地，所述反射時間經(jīng)以下方式計算：

其中，表示超聲波經(jīng)所述待測工件傳遞到耦合區(qū)的折射點的三維坐標。

更進一步地，所述步驟S5還包括以下方法：