[發明專利]一種基于激光超聲B掃查的定位缺陷方法

在審

• 申請號: 202010718052.8
• 申請日: 2020-07-23
• 公開（公告）號: CN112067697A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 趙紀元;趙贏;王宇
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N29/06
• 分類號: G01N29/06;G01N29/44
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李紅霖

一種基于激光超聲B掃查的定位缺陷方法，在金屬材料表面進行B掃查，獲取B掃信號；對B掃信號進行預處理后分解為不同的頻帶，并提取縱波缺陷回波的波峰時刻，獲得每個掃查點縱波的傳播路程；以激勵激光點與接收激光點為橢圓兩焦點，以縱波傳播路程為橢圓長軸，繪制n個橢圓；求解相鄰橢圓交點，并將交點按順序相連，得到缺陷的輪廓及缺陷位置坐標。本發明以具有內部缺陷的金屬材料為目標驗證對象，借助激光超聲檢測平臺，通過B掃查的方式利用縱波檢測其某一縱切面內的內部缺陷，輔以信號降噪及特征提取等手段，實現對B掃信號的重構，從檢出缺陷的形狀、大小及位置等信息，達到缺陷的可視化定量識別的目的。

技術領域

本發明涉及激光超聲波檢測技術領域，具體涉及一種基于激光超聲B掃查的定位缺陷方法。

背景技術

激光超聲技術利用激光脈沖在被檢測工件中激發超聲波，并用激光束探測超聲波的傳播,從而獲取工件信息，比如工件厚度、內部及表面缺陷，材料參數等等。其接合了超聲檢測的高精度和光學檢測非接觸的優點，相比較傳統超聲更適用于高溫、高壓、強腐蝕等嚴苛的工作環境及自動化的檢測過程，現已成為無損檢測領域的重要手段。

由于激光超聲波檢測缺陷時不同激發模式激發的超聲波信號的傳播特點以及應用場合不同，激光超聲波檢測缺陷可以分為單點激發模式(A掃)、線掃描模式(B掃)、面掃描模式(C掃)下的激光超聲缺陷檢測。其中B掃相較于A掃可檢測缺陷的更多信息，相較于C掃具有更好的實時性及更高的檢測效率，但其結果形式為多個A掃信號的堆疊，無法直觀體現缺陷的位置、形狀及大小等信息。

發明內容

本發明目的是提供一種基于激光超聲B掃查的定位缺陷方法，其結果相比較B掃原始信號更直觀，可實現缺陷定位定形。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種基于激光超聲B掃查的定位缺陷方法，包括以下步驟：

1)在金屬材料表面進行B掃查，獲取B掃信號；

2)對B掃信號進行預處理，得到預處理后的信號；

3)將預處理后的信號分解為不同的頻帶，并提取縱波缺陷回波的波峰時刻；

4)根據缺陷回波的波峰時刻獲得每個掃查點縱波的傳播路程；

5)以激勵激光點與接收激光點為橢圓兩焦點，以每個掃查點縱波的傳播路程為橢圓長軸，繪制n個橢圓；

6)求解相鄰橢圓交點，得到交點Q_i(x_Qi,y_Qi)，i＝1,2,…,n，按i從小到大的順序將交點Q_i(x_Qi,y_Qi)相連，得到缺陷的輪廓及缺陷位置坐標。

本發明進一步的改進在于，步驟1)中，采用激勵激光與接收激光等間距同時移動的方式在金屬材料表面進行B掃查，獲取B掃信號。

本發明進一步的改進在于，步驟2)中，對B掃信號進行時域平均、帶通濾波及去除延遲預處理，得到預處理后的信號。

本發明進一步的改進在于，步驟4)中，將縱波缺陷回波的波峰時刻乘以金屬材料中縱波波速，獲得每個掃查點縱波的傳播路程。

本發明進一步的改進在于，步驟5)中，橢圓的表達式如下：

式中，f為激光收發距離，s為掃查步長，i為掃查點序號(掃查點數量是n)，a_i為半長軸，b_i為半短軸。