[發明專利]一種消除激光超聲行進波的缺陷可視化成像方法

有效

• 申請號: 202010738020.4
• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN111855802B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 張俊;李曉紅;徐萬里;丁輝
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/06;G01N29/07;G01N29/44
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 周舒蒙

1.一種消除激光超聲行進波的缺陷可視化成像方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1.方形掃描激勵和中心單點接收的數據采集：在樣品表面設定M×M的方形掃描區域，將接收激光器設于方形掃描區域的中心，利用激勵激光器按照一定的掃描步進d在方形掃描區域內進行掃描激勵，從而獲得三維超聲數據矩陣A(m,m,t),m＝1…M,t＝1…t_N,其中M為方形掃描區域的行數和列數，t_N為超聲信號長度；

S2.通過時間逆向繪制幅值圖像，初步選定缺陷評定框范圍：按照t_N-1，t_N-2…1這一逆向順序，依次從三維超聲數據A(m,m,t)中取出A(m,m)，繪制可視化圖像，根據行進波與缺陷的相互作用圖像選定缺陷評定框范圍；

S3.為缺陷區域的超聲信號進行對稱匹配：提取缺陷評定框內的所有超聲數據，構成三維矩陣B，以接收激光器所在位置為中心，按照對稱原則，從數據矩陣A中依次為數據矩陣B所涵蓋的超聲信號S₁找到配對超聲信號S₂；

S4.將超聲信號S₁和配對超聲信號S₂依次作降噪處理、最大幅值同一化處理，以及波形平移處理，從而獲得具有低噪聲水平、相同極大幅值且極大幅值對應時刻也相同的一組配對信號；

S5.將所有處理后的超聲信號S₁和配對超聲信號S₂相減，實現行進波的去除，并將相減后的波形數據存儲為三維數據矩陣C；

S6.根據三維數據矩陣C中所包含的缺陷位置處信號，識別缺陷波時刻范圍，以此設定時間窗口，并提取時間窗口范圍內的缺陷波幅，構成最大幅值矩陣D；

S7.對最大幅值矩陣D進行圖形繪制獲得缺陷圖像，設定幅值高于殘留噪聲的像素點為缺陷區域，統計缺陷區域像素點數量，依據掃描步進×缺陷區域像素點數量計算缺陷尺寸，從而實現缺陷尺寸的定量測量。

2.如權利要求1所述的缺陷可視化成像方法，其特征在于，在S2中，缺陷評定框包含所有時刻缺陷最大圖像。

3.如權利要求1所述的缺陷可視化成像方法，其特征在于，在S3中，配對超聲信號S₂的確定方法為：S₂＝A(2m₀-X,2m₀-Y),其中(m₀,m₀)為激光接收點所對應位置，A(X,Y)為所要匹配的缺陷區域信號。

4.如權利要求1所述的缺陷可視化成像方法，其特征在于，在S4中，降噪處理的方法為：以coif4做為小波基函數的小波降噪方法。

5.如權利要求1所述的缺陷可視化成像方法，其特征在于，在S6中，時間窗口的范圍大于一個完全缺陷信號的時間范圍。

6.如權利要求1所述的缺陷可視化成像方法，其特征在于，在S4中，最大幅值同一化處理的方法為：將超聲信號S₁乘以兩個S₁和S₂極大幅值的比值，從而得到具有相同幅值極大值的配對超聲信號S₂，

S₂＝S₁×max(S₂)/max(S₁)。

7.如權利要求1所述的缺陷可視化成像方法，其特征在于，在S4中，波形平移處理的方法為：提取超聲信號S₁和配對超聲信號S₂極大幅值所對應的時刻t₁和t₂的比值，計算時間偏移值τ＝t₁-t₂，然后根據偏移值τ對波形S₁進行平移，獲得波形平移后的信號：

上式中n為信號的長度。