[發明專利]超聲相控陣界面脫粘缺陷全聚焦C掃描成像方法及系統

有效

• 申請號: 202110613048.X
• 申請日: 2021-06-02
• 公開（公告）號: CN113533526B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 趙霞;王召巴;陳友興;金永;王偉;吳其洲;楊凌
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: G01N29/06
• 分類號: G01N29/06;G01N29/44;G06F17/16
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 韓雪梅

本發明公開一種超聲相控陣界面脫粘缺陷全聚焦C掃描成像方法及系統，先基于皮爾遜相關法計算全矩陣數據集中兩個回波信號間的相關系數，并構建相關系數矩陣，然后根據相關系數矩陣確定有效孔徑下的全矩陣數據集；最后根據有效孔徑下的全矩陣數據集實現界面脫粘缺陷的全聚焦C掃描成像。本發明在成像時基于皮爾遜相關法確定超聲相控陣檢測時的超聲陣列有效孔徑下的全矩陣數據集，進而基于有效孔徑下的全矩陣數據集實現界面脫粘缺陷的全聚焦C掃描成像，從而提高成像效果的同時可減少冗余計算信息，提高成像效率。

技術領域

本發明涉及掃描成像技術領域，特別是涉及一種超聲相控陣界面脫粘缺陷全聚焦C掃描成像方法及系統。

背景技術

復合粘接構件廣泛應用在國防和航天工業中，如固體火箭發動機中推進劑藥柱與包覆層的粘接、絕熱層與外殼的粘接、復合材料和多項材料的異質界面以及多晶體中的粘接等。由于粘接界面兩側材料的性能差異，界面處的應力作用以及施工過程中存在外界的干擾因素，會造成復合材料粘接構件在制造和使用過程中產生脫粘缺陷，對構件的安全性產生了極大的威脅，因此對粘接界面進行有效的脫粘缺陷檢測就變得非常必要。

隨著計算機和電子等技術的發展，超聲相控陣撿測技術在近幾年取得了快速的發展和應用，超聲相控陣檢測技術具有傳統超聲波探傷無法比擬的檢測優勢。其采用超聲陣列輻射器，可通過控制各陣元的時延實現聲束在任意方向及位置的偏轉和聚焦，從而實現在檢測區域多角度大范圍的掃查。目前在超聲相控陣自動檢測系統實現脫粘缺陷成像時，常用的成像方法為C掃描成像，傳統C掃描成像時存在脫粘缺陷處與好粘處成像對比度低，檢測精度不高的問題。全聚焦成像是近幾年來工業超聲相控陣無損檢測領域的研究熱點，全聚焦成像過程基于全矩陣數據，通過對被測區域的每一個點進行聚焦合成實現成像，該成像方法可有效提高成像效果，但存在信息處理計算量大的缺點。

發明內容

本發明的目的是提供一種超聲相控陣界面脫粘缺陷全聚焦C掃描成像方法及系統，提高成像效果的同時減少冗余計算信息，提高成像效率。

為實現上述目的，本發明提供了一種超聲相控陣界面脫粘缺陷全聚焦C掃描成像方法，所述方法包括：

采集復合構件界面的回波信號，并構成全矩陣數據集；所述全矩陣數據集由N×N個回波信號組成的，其中，N為相控陣列換能器中陣元的個數；

基于皮爾遜相關法計算所述全矩陣數據集中兩個回波信號間的相關系數，并構建相關系數矩陣；

根據所述相關系數矩陣確定有效孔徑下的全矩陣數據集；

根據所述有效孔徑下的全矩陣數據集實現界面脫粘缺陷的全聚焦C掃描成像。

可選地，所述基于皮爾遜相關法計算所述全矩陣數據集中兩個回波信號間的相關系數的具體公式為：

其中，h_ii表示第i個陣元發射超聲波由第i個陣元接收的回波信號，h_ij表示第i個陣元發射超聲波由第j個陣元接收的回波信號，k_ij表示回波信號h_ii與回波信號h_ij間的相關系數，M表示信號的采樣點個數。

可選地，所述根據所述相關系數矩陣確定有效孔徑下的全矩陣數據集，具體包括：

根據所述相關系數矩陣進行歸一化處理，獲得歸一化矩陣；

統計所述歸一化矩陣中每行為1的個數，并選取最小個數作為超聲陣列脫粘檢測的有效孔徑個數S；

從所述相關系數矩陣中每行按照相關系數從大到小依次選取S個，形成強相關系數矩陣；

根據所述強相關系數矩陣確定有效孔徑下的全矩陣數據集。