[發(fā)明專利]一種曲面零件超聲相控陣全矩陣高效成像方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210696269.2
• 申請日: 2022-06-20
• 公開（公告）號: CN115112767A
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙朋;紀(jì)凱鵬;卓超杰;張利彬;傅建中
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G01N29/06
• 分類號: G01N29/06;G01N29/42;G01N29/44
• 代理公司: 杭州知閑專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33315
• 代理人: 王于敏

1.一種曲面零件超聲相控陣全矩陣高效成像方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)對曲面零件的成像區(qū)域進(jìn)行離散化處理，在深度方向上形成多個(gè)離散層；

(2)將曲面零件的全矩陣數(shù)據(jù)通過傅里葉變換轉(zhuǎn)換到頻率波數(shù)域，得表面波場；

(3)以表面波場作為第一層的波場，按照由上至下的順序選取任一未遍歷離散層作為當(dāng)前層，判斷上一層的聲速在水平方向上是否存在變化：

若是，在頻率波數(shù)域，將上一層的波場向下進(jìn)行外推后變換到頻率空間域，再作用一個(gè)補(bǔ)償算子，得到當(dāng)前層在頻率空間域的波場；對當(dāng)前層在頻率空間域的波場分別作用成像條件和進(jìn)行傅里葉變換，得到當(dāng)前層的成像結(jié)果及其在頻率波數(shù)域的波場；

若否，則在頻率波數(shù)域，將上一層的波場向下進(jìn)行外推，得到當(dāng)前層的波場，并應(yīng)用成像條件得到當(dāng)前層的成像結(jié)果；

(4)重復(fù)步驟(3)，直至所有層遍歷完畢，得到所有層的成像結(jié)果，并進(jìn)行整合得到曲面零件的成像結(jié)果。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曲面零件超聲相控陣全矩陣高效成像方法，其特征在于，步驟(3)中，當(dāng)上一層的聲速在水平方向上存在變化時(shí)，在頻率波數(shù)域，對上一層的波場P(k_rx,z_n-1,k_sx,z_n-1,ω)進(jìn)行外推的計(jì)算公式為：

其中，z_n表示第n層的深度，n∈[2，N]，N為離散層的層數(shù)；Δz表示深度方向上的離散步長；k_rx表示接收振元的水平波數(shù)；k_sx表示發(fā)射振元的水平波數(shù)；ω表示頻率；i表示虛數(shù)單位；表示深度為z_n-1時(shí)的總豎直方向的波數(shù)；

此時(shí)，c_n-1＝1/s₀(z_n-1)，s₀(z_n-1)表示深度為z_n-1時(shí)水平面上所有慢度的平均值；表示接收振元在深度為z_n-1時(shí)的豎直方向的波數(shù)；表示激發(fā)振元在深度為z_n-1時(shí)的豎直方向的波數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曲面零件超聲相控陣全矩陣高效成像方法，其特征在于，步驟(3)中，所述補(bǔ)償算子Φ′(x_r,x_s,z_n,Δz,ω)由下式得到：

Φ′(x_r,x_s,z_n,Δz,ω)＝Φ(x_r,z_n,Δz,ω)Φ(x_s,z_n,Δz,ω)

其中，Φ(x_r,z_n,Δz,ω)、Φ(x_s,z_n,Δz,ω)分別各自獨(dú)立地選自以下三種形式中的任一種：

其中，ω表示頻率；z_n表示第n層的深度，n∈[1，N-1]，N為離散層的層數(shù)；i表示虛數(shù)單位；Δz表示深度方向上的離散步長；x表示振元位置；Δs(x,z_n)表示深度為z_n時(shí)水平面上的慢度變化。