基于多模式声束合成孔径聚焦的缺陷二维形貌成像检测方法技术

一种基于多模式声束合成孔径聚焦的缺陷二维形貌成像检测方法，其属于无损检测技术领域。本方法采用相控阵超声检测仪、相控阵超声探头和倾斜楔块的相控阵超声检测系统，利用相控阵超声检测仪的电子扫查功能对被检试块实施信号采集，获得相控阵超声探头各孔径的A扫信号。依据各孔径激励声束在楔块与试块界面、试块底部和缺陷表面发生模式转换类型的不同，从8种声束传播模式中选择合适的多模式声束。基于SAFT成像原理和费马定理，计算各孔径多模式声束的传播延时，并进行幅值叠加处理，得到重建后的SAFT图像，从而完整表征缺陷二维形貌特征。本方法能够实现体积型和面积型缺陷的正确识别，进而对缺陷长度、深度和取向精确定量，具有较高的工程应用价值。

Method for detecting defects in two-dimensional imaging based on multi-mode beam synthetic aperture focusing

The invention relates to a defect two-dimensional imaging imaging detecting method based on multi-mode beam synthetic aperture focusing, which belongs to the technical field of nondestructive testing. The method of using ultrasonic phased array detector, ultrasonic phased array probe and inclined wedge phased array ultrasonic testing system, the use of electronic instrument scanning phased array ultrasonic detection function to test the implementation of block signal acquisition, phased array ultrasonic probe obtained each aperture A scan signal. In accordance with the mode conversion mode of the acoustic beam at the interface of the wedge and the test block, the bottom of the test block and the defect surface, the appropriate multimode acoustic beam is selected from the 8 beam propagation modes. SAFT imaging principle and Fermat's theorem based on the calculation of the aperture multi mode beam propagation delay and amplitude superposition processing, SAFT image reconstruction, thus the complete characterization of defects in 2D morphology. The method can realize the correct identification of volumetric and area defects, and then accurately quantify the length, depth and orientation of defects, thereby having higher engineering application value.

【技术实现步骤摘要】
基于多模式声束合成孔径聚焦的缺陷二维形貌成像检测方法
本专利技术涉及一种基于多模式声束合成孔径聚焦的缺陷二维形貌成像检测方法，其属于无损检测

技术介绍
缺陷的定性、定量、定位和定取向是无损检测始终关注的研究工作。超声检测技术以其检测灵敏度高、检测结果显示直观等优点而被广泛用于缺陷检测。然而，常规超声是利用A扫信号中的回波幅值与相位特征进行缺陷检测，难以确定缺陷性质；常规相控阵超声技术可以实现缺陷的成像检测，但呈现的仅是缺陷形貌的部分特征，可能引起缺陷性质误判、定量与定位结果存在偏差，导致缺陷危害程度估计不足。为解决上述问题，国内外学者采用超声信号及图像处理技术改善成像质量，力求更直观、全面地呈现缺陷特征信息。如合成孔径聚焦技术(SyntheticApertureFocusingTechnique，SAFT)是利用相控阵超声探头孔径依次发射并接收获得全阵列信号，具有检测范围大、分辨力高、检测信噪比高等优点，但仍不能完整表征缺陷二维形貌；采用逆时偏移成像可以获得缺陷形貌及近似几何尺寸信息，但处理运算量大，计算效率较低，不利于大尺寸构件的缺陷成像检测。专利技术内容本专利技术提供一本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于多模式声束合成孔径聚焦的缺陷二维形貌成像检测方法，其特征是，采用由相控阵超声检测仪、相控阵超声探头和倾斜楔块构成的检测系统，利用相控阵电子扫查模块对被检试块实施A扫信号采集；依据各孔径激励声束在楔块与试块界面、试块底部和缺陷表面发生模式转换类型的不同，选择合适的多模式声束；基于SAFT成像原理和费马定理，计算多模式声束在楔块与试块界面处的折射点位置，对A扫信号进行时间延迟计算和幅值叠加处理，获得重建后的SAFT图像，从而完整表征缺陷二维形貌特征，所述方法采用下列步骤：(a)相控阵超声检测参数选定根据被检试块的材料、形状和尺寸信息选取合适的相控阵超声检测参数，主要包括相控阵超声探头频率、探头...

【技术特征摘要】
1.基于多模式声束合成孔径聚焦的缺陷二维形貌成像检测方法，其特征是，采用由相控阵超声检测仪、相控阵超声探头和倾斜楔块构成的检测系统，利用相控阵电子扫查模块对被检试块实施A扫信号采集；依据各孔径激励声束在楔块与试块界面、试块底部和缺陷表面发生模式转换类型的不同，选择合适的多模式声束；基于SAFT成像原理和费马定理，计算多模式声束在楔块与试块界面处的折射点位置，对A扫信号进行时间延迟计算和幅值叠加处理，获得重建后的SAFT图像，从而完整表征缺陷二维形貌特征，所述方法采用下列步骤：(a)相控阵超声检测参数选定根据被检试块的材料、形状和尺寸信息选取合适的相控阵超声检测参数，主要包括相控阵超声探头频率、探头孔径和孔径间距；(b)A扫信号采集基于选定的相控阵超声检测参数，利用相控阵电子扫查功能采集各孔径的A扫信号，并以txt格式保存下来；(c)坐标系建立及图像重建区域网格划分以楔块尖端位置为坐标原点，楔块和被检试块界面为x轴，深度方向为y轴，楔块前沿方向为x轴正向，试块深度方向为y轴正向建立坐标系，将被检区域划分成m×n个矩形网格，其网格节点即为各图像重建点；(d)折射点位置求解相控阵超声探头各孔径的激励声束将在楔块与试块界面、试块底部和缺陷表面发生反射/折射，以第i个孔径为例，其声束传播路径包括五部分：声程S1i为相控阵超声探头孔径到楔块和试块界面第一折射点的距离，对应声速为c1；声程S2i为界面第一折射点与试块底面反射点的距离，对应声速为c2；声程S3i为底面反射点与图像重建点的距离，对应声速c3；声程S4i为图像重建点与试块和楔块第二折射点的距离，对应声速为c4；声程S5i为第二折射点到接收孔径的距离，对应声速c5；对于被检试块中的传播声程S2i、S3i和S4i，对应的声束模式是横波或纵波，因而共有8种声束传播模式，统称为多模式声束，实际检测中...

【专利技术属性】
技术研发人员：金士杰，刘帅林，林莉，雷明凯，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21