[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

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A_ij(t)，數據采集過程中，對j＜i的A_ij(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A_ij(t)中獲取相應的A_ij(t₀)，將所述A_ij(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。