[發(fā)明專利]一種用于耐張線夾的激光超聲層析成像的裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110576722.1
• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN113324916B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董曉虎;程繩;辛巍;吳軍;王薇;趙威;侯金華;夏慧;張楚謙;吳海飛;劉國強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)湖北省電力有限公司超高壓公司;中國科學(xué)院電工研究所
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;G01N29/06;G01N29/44
• 代理公司: 北京中北知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11253
• 代理人: 李新昂

1.一種用于耐張線夾的激光超聲層析成像的裝置，其特征在于：包括激光器(2)，所述激光器(2)在控制器(1)的控制下發(fā)射脈沖激光激勵信號，發(fā)射的脈沖激光激勵信號經(jīng)過激光點(diǎn)源掃描平臺(3)實現(xiàn)脈沖激光源的掃描激勵，在掃描控制器(4)的控制下脈沖激光源每激勵一次耐張線夾，超聲探頭(6)就接收一次超聲數(shù)據(jù)，接收到的超聲信號再經(jīng)過信號處理單元(7)和信號采集單元(8)最后由計算機(jī)(9)保存；所述掃描控制器(4)控制脈沖激光源的掃描步長和耐張線夾(5)的層析成像區(qū)域；

包括所述層析成像區(qū)域，所述層析成像區(qū)域為所述耐張線夾(5)掃描的斷層，設(shè)所述超聲探頭(6)的坐標(biāo)為(x₀，z₀)，脈沖激光源出射的激光與所述耐張線夾(5)相交點(diǎn)的坐標(biāo)為(x_i，z_i)，在控制器的控制下，激光器脈沖激光掃描激發(fā)n次；則所述耐張線夾(5)與掃描軌跡垂直的截面內(nèi)的成像區(qū)域的每個像素點(diǎn)(x,z)幅值為：

式中，s_i是接收點(diǎn)采集到的超聲波時域信號，對應(yīng)時延t_(x，z)為：

式中，v為耐張線夾內(nèi)超聲的縱波波速；

如果像素點(diǎn)(x，z)為出現(xiàn)壓接質(zhì)量后的缺陷點(diǎn)，則t_(x，z)為超聲反射回波的到達(dá)時間；利用公式(1)的累加，(x，z)實現(xiàn)整個耐張線夾的所述層析成像區(qū)域；

還包括提高所述層析成像區(qū)域的質(zhì)量：

其中，H{·}表示Hilbert變換，s_0i為無壓接質(zhì)量問題的同型號耐張線夾得到的超聲波時域信號，I_h(x，z)為被檢測耐張線夾被檢測截面內(nèi)任意一點(diǎn)的幅值信號，為求和符號。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于耐張線夾的激光超聲層析成像的裝置，其特征在于：所述激光器(2)和所述激光點(diǎn)源掃描平臺(3)屬于激勵模塊，用于實現(xiàn)對所述耐張線夾(5)的扇形掃描。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于耐張線夾的激光超聲層析成像的裝置，其特征在于：所述超聲探頭(6)、所述信號處理單元(7)和所述信號采集單元(8)屬于檢測模塊，用于實現(xiàn)超聲信號的檢測。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于耐張線夾的激光超聲層析成像的裝置，其特征在于：所述控制器(1)和所述掃描控制器(4)屬于控制模塊，用于實現(xiàn)整個裝置的激勵檢測同步和激光電源掃描的控制，以實現(xiàn)所述耐張線夾(5)的層析成像和可視化。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于耐張線夾的激光超聲層析成像的裝置，其特征在于：所述激光點(diǎn)源掃描平臺(3)在實現(xiàn)脈沖激光源的掃描過程中，所述超聲探頭(6)的位置保持不變；所述超聲探頭(6)為接觸式的壓電超聲換能器或非接觸的空耦超聲換能器，或激光超聲振動接收單元。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于耐張線夾的激光超聲層析成像的裝置，其特征在于：在所述控制器(1)的控制下，所述計算機(jī)(9)實現(xiàn)斷層面，并通過所述計算機(jī)(9)對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行保存和顯示。