[發明專利]一種基于聲場特征的反射體形貌提取系統和提取方法

有效

• 申請號: 201910245518.4
• 申請日: 2019-03-28
• 公開（公告）號: CN109828030B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 董凱;田國良;孫劍;任鵬;馬殿忠;董紅斌
• 申請（專利權）人: 煙臺中凱檢測科技有限公司
• 主分類號: G01N29/06
• 分類號: G01N29/06;G01B17/06
• 代理公司: 北京冠和權律師事務所 11399
• 代理人: 朱健

本發明提供了一種基于聲場特征的反射體形貌提取系統和提取方法是向一反射體投射超聲波，并采用檢測該反射體反射該超聲波而形成的關于不同接收角度和關于不同深度的超聲回波，同時對該超聲回波進行針對性的信號處理操作，以提取關于該反射體的形貌特征和計算出相應的形貌特征參數；其中，對該超聲回波進行針對性的信號處理操作，能夠根據圖像缺陷所處的不同位置，對相應位置處由聲束寬度導致的圖像缺陷放大現象進行適應性縮小，而且還能夠對物體表面不同位置的結構缺陷進行優化，以此得到該結構缺陷對應的缺陷輪廓參數和缺陷趨勢參數。

技術領域

本發明涉及超聲無損檢測的技術領域，特別涉及一種基于聲場特征的反射體形貌提取系統和提取方法。

背景技術

結構的缺陷是用于反映和評定物體結構整體狀況的其中一個重要指標。結構的缺陷對應研究宏觀物體和微觀物體的物理特性具有重要的參考意義。對于宏觀物體而言，結構的缺陷會影響宏觀物體的結構穩固性，特別是結構缺陷的分布密度、形狀和尺寸均會對宏觀物體的結構穩固性產生重要的影響，通過對宏觀物體結構缺陷的定性分析能夠很好地獲得關于宏觀物體的內部結構信息，而這類宏觀物體尤其包括橋梁、隧道或者高層建筑等不同形式的工程結構，對上述工程結構的內部結構缺陷進行定性分析能夠幫助工程人員確定相應的維修和加固措施從而有效地延長工程結構的使用壽命；對于微觀物體而言，結構的缺陷會影響微觀物體自身的物理特性，同樣地，該結構缺陷的分布密度、形狀和尺寸均會對微觀物體的力學、光學和熱學等不同方面的物理特性產生影響，通過對微觀物體結構缺陷的定性分析能夠判斷微觀物體因結構缺陷的存在而導致的物理特性改變方向，而這類微觀物質尤其包括晶體等不同種類的基礎物質，對于微觀物體的內部結構缺陷進行定性分析能夠幫助研究人員確定微觀物質的合成制作工序和過程從而進一步改善微觀物質自身的不同物理特性。

目前，針對物體結構缺陷的檢測主要是通過超聲波檢測法來實現的，該超聲波檢測法的實施理論基礎為若物體結構存在缺陷，該缺陷會影響其所處位置附近區域內物體的聲學特性，當超聲波經過該缺陷后，對應的反射或者透射超聲波的傳播參數也會相應地發生改變，通過測定該反射或者透射超聲波傳輸參數的改變情況，就能夠獲得關于該缺陷的定性檢測結果。現有的超聲波檢測方法通常是按照A掃描信號進行相應的變換而得到B掃描圖像，由于實際的超聲波并不是理想的直線，其是具有一定寬度扇形分布形式，這就使得超聲波在進行掃描的過程中，對于非超聲波掃描線對應的區域也會形成超聲回波信號，這種情況會導致在超聲相控陣成像過程中成像圖像的缺陷會被放大，從而使得超聲相控陣的成像結果存在放大的失真問題，并最終不能根據通過超聲相控陣技術形成的圖像對物體缺陷進行準確的定性分析。

發明內容

在物體形貌的超聲檢測項目中，現有的超聲波掃描成像顯示技術和超聲相控陣檢測技術都存在形貌成像直觀性差、成像準確性、可記錄性不可靠以及圖像缺陷會被同時放大等缺點，受制于上述存在的問題，現有的針對物體形貌提取的超聲檢測手段都只能在超聲相控陣技術得到關于物體形貌細節圖像的基礎上，再對該物體形貌細節圖像進行后續的圖像處理以求去除其中存在的圖像缺陷，但是由于該圖像缺陷在超聲相控陣技術成像的過程中是與物體的形貌細節一同被放大，這就使得該圖像缺陷與該物體的形貌細節之間并不存在明顯的邊界，即使后續的圖像處理操作能夠在一定程度上去除部分圖像缺陷，同時該圖像處理操作也會去除部分物體的形貌細節從而導致物體形貌細節的缺失，因此僅僅依靠后續的圖像處理操作并不能徹底去除圖像缺陷，反而會引起物體形貌細節的丟失，這對物體進行高分辨率的形貌特征提取是一個不利的因素，同時也嚴重地制約超聲波檢測在高分辨成像方面的推廣應用。