[發明專利]一種超聲波信號處理方法

有效

• 申請號: 202010175175.1
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111442747B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 張益成;陳姝;馮美名
• 申請（專利權）人: 中核武漢核電運行技術股份有限公司;核動力運行研究所
• 主分類號: G01B17/02
• 分類號: G01B17/02;G06K9/00
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 李東斌

1.一種超聲波信號處理方法，其特征在于：該方法具體包括如下步驟：

步驟1、利用超聲波對被檢工件進行壁厚測量，采集并存儲僅包含共振波的射頻信號數組；

步驟2、創建逼近離散曲線；

步驟3、以步驟2中逼近離散曲線為窗函數，與步驟1采集的射頻信號數組數據進行卷積計算，獲得新的曲線；

步驟4、獲取步驟3中新曲線的周期特征點的采樣位置；

利用搜索算法獲取曲線ArrayResonance所有拐點的橫坐標，獲得數組CP_i；

步驟5、采用線性回歸算法獲得精確的共振波頻率；

步驟5.1、獲得共振波的周期或者半周期；

利用線性回歸算法獲得回歸直線的斜率，即為共振波的周期或者半周期t；

其中，x_i為CP_i的序號i，y_i為CP_i數組，和為各自的均值；

步驟5.2、當以周期特征點計算時，共振波的共振頻率為f＝1/t；若以半周期特征點計算時，共振波的共振頻率為f＝1/2t。

2.根據權利要求1所述的一種超聲波信號處理方法，其特征在于：所述的步驟2中創建逼近離散曲線的具體步驟為：

步驟2.1、在相同工況下，采集或測量被檢工件的標準聲速V；

步驟2.2、計算獲得共振波的估計波長；

利用公式N＝T*F/V，計算獲得共振波的估計波長，即采樣點數，其中，T為被檢工件的厚度，F為系統采樣的采樣頻率；

步驟2.3、創建正/余弦離散曲線；

以sa＝360°/(N-1)為間距，創建正/余弦離散曲線ArrayE(n)＝sin(sa*n+θ)，其中，n為曲線的橫坐標，具體為0～N-1的正整數；ArrayE(n)為n點對應的縱坐標，θ為任意角度的相位角。

3.根據權利要求1所述的一種超聲波信號處理方法，其特征在于：所述的步驟2中創建逼近離散曲線的具體步驟為：

以sa＝360°/(N-1)為間距，創建正/余弦離散曲線ArrayE(n)＝sin(sa*n+θ)，其中，n為曲線的橫坐標，具體為0～N-1的正整數；ArrayE(n)為n點對應的縱坐標，θ為任意角度的相位角；

所述的步驟5后還進一步包括步驟6為：

若t與N的差值小于1，則不用繼續計算，共振波周期為f；若t與N的差值大于1，則將t作為新的N值N＝t，重復步驟3至步驟5，獲得新的t值；當新獲得的t與N的差值小于1，則完成計算，獲得共振波準確頻率f。

4.根據權利要求1所述的一種超聲波信號處理方法，其特征在于：所述的步驟4中利用搜索算法獲取曲線ArrayResonance所有拐點的橫坐標，獲得數組CP_i的具體步驟為：

步驟4.1、從曲線ArrayResonance的第一個點開始，獲取數據點AR_i和AR_i+1；

步驟4.2、如果AR_i*AR_i+10，則順延至下一個點i＝i+1；

步驟4.3、如果AR_i*AR_i+1＝0，則采用插值法計算0點的準確位置；

步驟4.4、完成所有點的搜索，獲得曲線ArrayResonance所有拐點的橫坐標，獲得數組CP_i。

5.根據權利要求4所述的一種超聲波信號處理方法，其特征在于：所述的步驟4.3中，如果AR_i*AR_i+1＝0，采用線性插值，則0點的準確位置在Cp₀＝i+AR_i/(AR_i-AR_i+1)。

6.根據權利要求1所述的一種超聲波信號處理方法，其特征在于：所述的步驟1中利用超聲波對被檢工件進行壁厚測量，采集并存儲僅包含共振波的射頻信號數組的具體步驟為：

對被檢工件壁厚測量超聲波信號采集、存儲的共振波周期不小于3個周期。