[發明專利]三角矩陣聚焦成像的工件探傷檢測方法有效
| 申請號: | 201810277141.6 | 申請日: | 2018-03-31 |
| 公開(公告)號: | CN108693252B | 公開(公告)日: | 2021-04-16 |
| 發明(設計)人: | 趙新玉;段曉敏;齊天之;盧偉;溫欣;閆浩明 | 申請(專利權)人: | 大連交通大學 |
| 主分類號: | G01N29/06 | 分類號: | G01N29/06;G01N29/44 |
| 代理公司: | 大連至誠專利代理事務所(特殊普通合伙) 21242 | 代理人: | 涂文詩;楊威 |
| 地址: | 116000 遼寧*** | 國省代碼: | 遼寧;21 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 三角 矩陣 聚焦 成像 工件 探傷 檢測 方法 | ||
本發明提供三角矩陣聚焦成像的工件探傷檢測方法,包括以下步驟:將線陣探頭耦合于工件待測面;以一個陣元發出超聲波多個陣元接收超聲回波的方式進行檢測,獲取超聲回波幅值矩陣的時間序列Aij(t),數據采集過程中,對j<i的Aij(t)直接賦值為0,也不參與后續計算;將工件的待測區域劃分為若干個聚焦點;計算發射陣元至聚焦點再至接收陣元的路程,再計算聲波途徑該路程所需時間t0,從Aij(t)中獲取相應的Aij(t0),將所述Aij(t0)的數值累加后獲得聚焦點的回波幅值,并將回波幅值排列成與待測區域相應的回波幅值矩陣F;將F歸一化,通過色譜形成待測區域圖像,判斷缺陷。以三角矩陣替代全矩陣參與計算,減少近一半的數據量,大幅提高成像效率,更好地滿足在線檢測的需求。
技術領域
本發明涉及超聲相控陣無損檢測技術領域,尤其涉及三角矩陣聚焦成像的工件探傷檢測方法。
背景技術
隨著科學技術進步,對于產品的質量控制要求變得越來越嚴格。近年來相控陣技術逐漸應用于各個領域的工業探傷中,許多傳統超聲難以檢測的復雜結構,應用超聲相控陣技術可以獲得較好的檢測效果。而目前的相控陣系統主要采用線性掃描和扇形掃描來成像,這兩種方法原理簡單,成像容易,但成像效果不直觀,難以滿足新的技術要求。新興的全矩陣聚焦算法采用一發多收的方式,其散射能量往往是向各個方向,一個陣元激勵,多個陣元接收不同方向的散射信號,可以更加細致精確地反映缺陷大小和取向等特征,待檢物缺陷處成像更加全面清晰,但全矩陣聚焦的數據量太大,受限于成像效率而難以滿足在線檢測的要求。為了解決上述問題,基于檢測系統收發通道的互易性提出三角矩陣聚焦成像算法,該方法簡化了全矩陣聚焦成像算法的數據采集和成像運算過程。
發明內容
本發明提供三角矩陣聚焦成像的工件探傷檢測方法,包括以下步驟:
S1:選用陣元數量為N的線陣換能器,將線陣換能器耦合于工件待測面,設線陣換能器的陣元中心距為D;
S2:N個陣元依次發射超聲波,當第i個陣元發射超聲波時,第i、i+1、i+2、……、N陣元同時按時序采集回波,將第j陣元接收采集到的第i陣元發出的超聲波回波幅值記入序列矩陣元素Aij(t),形成序列矩陣A(t),序列矩陣中j<i的元素Aij(t)賦值為0;
S3:將工件的待測區域劃分為n×m個聚焦點,所述聚焦點行列間距為d;
S4:計算發射陣元i至聚焦點再至接收陣元j的折線路程,再計算聲波途徑所述折線路程所需時間t0,從所述Aij(t)中獲取相應的Aij(t0),以此類推,對矩陣A(t)中所有數據所對應的收發陣元到聚焦點P的時間延遲進行計算,選取出將發射陣元與接收陣元循環組合后獲得全部矩陣元素Aij(t0)排列成矩陣A0,將所述A0的所有非零元素累加后獲得聚焦點的回波幅值,并將各聚焦點的回波幅值排列成與待測區域相應的回波幅值矩陣F;
S5:對疊加后的圖像矩陣數據做去隔流分量處理,將所述回波幅值矩陣F歸一化處理,參照色譜,形成待測區域的探測圖像,根據探測圖像判斷工件內部的裂紋與氣孔。
進一步地,所述S2中,接收陣元采集超聲回波的采集周期取0.01微秒。
進一步地,所述S4中t0采用式(1)計算:
式中,c為材料中的聲速,在xoz坐標系中,待測區域第g行第h列的聚焦點Pgh的坐標為(x,z),其中x=(h-1)×d,z=(g-1)×d,第i陣元坐標為(xi,0),第j陣元坐標為(xj,0),其中xi=(i-1)×D,xj=(j-1)×D;
所述S4中F的各元素采用式(2)
計算。
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