一种相控阵接收动态聚焦补偿方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及超声波相控阵无损检测技术领域，尤其涉及一种相控阵接收动态聚焦补偿方法及系统，换能器组接收各换能器单元的回波数据，A/D转换电路把回波数据转换为回波数据数字化电信号，动态聚焦补偿电路对回波数据数字化电信号插入初始聚焦延迟，再对在启动补偿延迟对应长度数据数字化电信号后的回波数据数字化电信号，在预设位置插入单位时间延迟以获得动态聚焦补偿后的回波数据数字化电信号，信号叠加电路对动态聚焦补偿后的回波数据数字化电信号进行数据叠加。对回波数据数字化电信号插入初始聚焦延迟和预设位置的单位时间延迟可动态补偿不同深度聚焦的回波数据数字化电信号的延时，补偿后在各个深度的成像失真减小，图像质量提高。

Phased array receiving dynamic focusing compensation method and system

The invention relates to an ultrasonic phased array nondestructive detection technology field, in particular to a phased array receiving dynamic focusing compensation method and system, echo data transducer group receives the transducer unit, A/D conversion circuit to convert data into digital data echo echo signal, compensation circuit for dynamic focus insert initial focusing delay of echo data digital signal, and then to echo data delay length corresponding to the digital data signal in digital signal compensation after the start, in a preset position into the unit time delay to echo data obtained after the compensation of the dynamic focusing digital signal, signal superposition circuit for data superimposed on the echo data of dynamic focusing compensated digital signal. The digital signal is inserted into the initial echo data focusing delay time unit and the preset position digital signal delay echo data of dynamic compensation of different depth focusing delay compensation in various imaging depth distortion reduction, improving image quality.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超声波相控阵无损检测
，尤其涉及一种相控阵接收动态聚焦补偿方法及系统。
技术介绍
众所周知，全自动焊接工艺在许多的大型工程建筑项目中得到了广泛的应用，超声波无损检测也逐渐代替射线检测成为了大型焊接施工的主要检测手段。超声波相控阵无损检测是超声波无损检测中常用的检测方式之一。超声波相控阵无损检测涉及相控阵超声成像检测系统，相控阵超声成像检测系统包含了一组换能器单元，换能器单元与相应的通道连接，能实现声波发射（电能转化为声能）和声波接收（声能转化为电能）的功能。工作时，换能器单元发射超声脉冲到被测物体，在各换能器单元具有不同的发射延时的前提下，超声合成声束可以具有不同的角度和聚焦在不同深度，遇到被测物体内不同的结构或者组织，超声能量部分反射，换能器单元接收回波数据转换为回波数据电信号。因为焦点回波数据到达各换能器单元的时间不同，接收的回波数据电信号需在相应通道内再进行一次数据延时。延时处理后，各换能器单元接收的回波数据电信号在波束合成器内可叠加出线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相控阵接收动态聚焦补偿方法，其特征在于，包括：接收超声波相控阵无损检测系统中各阵元单元对应的回波数据，其中，所述阵元单元包括其他单元和基准单元，根据其他单元和基准单元分别对应的回波数据的传播时间之差，对各回波数据插入初始聚焦延迟，获得启动补偿延迟，从启动补偿延迟对应长度数据后的回波数据开始，在预设位置对插入初始聚焦延迟的回波数据插入单位时间延迟，获得动态聚焦补偿后的回波数据，其中，所述单位时间延迟为采样周期T，对动态聚焦补偿后的回波数据进行数据叠加。

【技术特征摘要】
1.一种相控阵接收动态聚焦补偿方法，其特征在于，包括：
接收超声波相控阵无损检测系统中各阵元单元对应的回波数据，其中，所
述阵元单元包括其他单元和基准单元，
根据其他单元和基准单元分别对应的回波数据的传播时间之差，对各回波
数据插入初始聚焦延迟，
获得启动补偿延迟，从启动补偿延迟对应长度数据后的回波数据开始，在
预设位置对插入初始聚焦延迟的回波数据插入单位时间延迟，获得动态聚焦补
偿后的回波数据，其中，所述单位时间延迟为采样周期T，
对动态聚焦补偿后的回波数据进行数据叠加。
2.根据权利要求1所述的相控阵接收动态聚焦补偿方法，其特征在于，
所述根据其他单元和基准单元分别对应的回波数据的传播时间之差，对各回波
数据插入初始聚焦延迟，包括：
根据超声波相控阵无损检测系统中探头斜楔的楔块参数、探头参数和聚焦
参数，获得阵元单元n到采样点x的声波传播时间tnx，（1，N），N为总阵
元单元数；
定义阵元单元n=1的阵元单元1为基准单元，阵元单元n=n’的阵元单元n’
为其他单元，n’（2，N）；t1x为基准单元1到采样点x的声波传播时间，tn’x为其他单元n’到采样点x的声波传播时间；根据tn’x和t1x的差值对每个阵元
单元的采样点对应的回波数据插入初始聚焦延迟。
3.根据权利要求2所述的相控阵接收动态聚焦补偿方法，其特征在于，
所述初始聚焦延迟TnI=tmax-（tnx-t1x），其中，tmax为tnx中的最大值。
4.根据权利要求1所述的相控阵接收动态聚焦补偿方法，其特征在于，
所述启动补偿延迟TBC=2×t1x/T，其中，定义阵元单元n=1的阵元单元1为基准

\t单元，T为采样周期，t1x为基准单元1到采样点x的声波传播时间。
5.根据权利要求1所述的相控阵接收动态聚焦补偿方法，其特征在于，
所述预设位置的确定，包括：
S501、根据超声波相控阵无损检测系统中探头斜楔的楔块参数、探头参数
和聚焦参数，获得阵元单元n到采样点x的声波传播时间tnx，（1，N），N
为总阵元单元数；
S502、定义T为采样周期，采样点x为初始聚焦点，阵元单元n=1的阵元
单元1为基准单元，基准单元1发射声波经过初始聚焦点x的传播路径为合成
线，合成线上初始聚焦点x后第nd个采样点为x*nd，nd为初始聚焦点x后的第
nd个采样点x*nd的编号，（1，max），max为总采样点数，t1x*nd为基准单元1
到初始聚焦点x后第nd个采样点x*nd的声波传播时间，t1x为基准单元1到初始
聚焦点x的声波传播时间；根据t1x*nd-t1x=nd×0.5×T获得合成线上所有采样周期
的采样点x*nd的t1x*nd；
S503、判断阵元单元n对应的t1x*nd-t1x-（tnx*nd-tnx）≥num*T是否成立，num
为阵元单元n与采样点x之间对应的回波数据需要插入单位时间延迟的次数，
第1次判断num=1，tnx*nd为阵元单元n到初始聚焦点x后第nd个采样点x*nd的
声波传播时间，
S504、若成立，则点x*nd记为需插入单位时间延迟的采样点，点x*nd对应的
nd记为预设位置，将点x*nd对应的nd存入用于记录需插入单位时间延迟的预设
位置的数组An中，再对num加1，并将值赋给num，即num=num+1，继续执行
步骤S503；
S505、若不成立，则对nd加1，并将值赋给nd，即nd=nd+1；判断nd是
否小于或等于max，若是则执行步骤S503，否则结束。
6.根据权利要求1所述的相控阵接收动态聚焦补偿方法，其特征在于，
所述预设位置经过离线计算得出。
7.根据权利要求2或5所述的相控阵接收动态聚焦补偿方法，其特征在
于，所述根据超声波相控阵无损检测系统中探头斜楔的楔块参数、探头参数和
聚焦参数，获得阵元单元n到采样点x的声波传播时间tnx，（1，N），N为
总阵元单元数；包括：
S701、获得超声波相控阵无损检测系统中探头斜楔的楔块参数、探头参数
和聚焦参数，其中，所述楔块参数包括楔块角度ω，第一阵元单元的高度H1和
楔块内声速v1，所述探头参数包括孔径单元个数M和单元芯距ρ，所述聚焦参
数包括试件半声程焦距L，被测物入射角β和被测物声速v2，所述第一阵元单
元为距离楔块角度ω最近的阵元单元，
S702、根据斯涅耳定律计算与试件给定入射角β对应的楔块内入射角α，
α=sin-1[（v1×sinβ）/v2]，
S703、计算超声波相控阵无损检测系统中基准单元的中点高度Eh，所述基
准单元为设置在各阵元单元的中心位置的阵元单元，
Eh=H1+[ρ×（M-1）/2]×sinω，
S704、计算主声束楔块内声程P，P=Eh/cosα，
S705、计算主声束入射点至所述第一阵元单元的水平距离l1，
l1=[ρ×（M-1）/2]cosω+Eh×tanα，
S706、计算采样点x的位置，定义采样点x的水平位置为X’，采样点x的
深度为Z，
Z=L×cosβ；X’=L×sinβ+l1，
S707、计算采样点x到基准单元的声波传播时间t，t=L/v2+P/v1，
S708、计算阵元单元n的高度Hn，Hn=H1+ρ×（n-1）×sinω，
S709、根据Z×tanβn+Hn×tanαn+ρ×（n-1）×cosω=X’，αn=sin-1[sinβn×
（v1/v2）]；用数值方法解出阵元单元n的折射角βn和折射角βn对应的入射
角αn，
S710、计算阵元单元n到采样点x的声波传播时间tnx，
tnx=Hn/（cosαn×v1）+Z/（cosβn×v2）。
8.一种相控阵接收动态聚焦补偿系统，其特征在于，包括换能器组，A/D
转换电路和波束合成器，所述换能器组包括1～N个换能器单元，所述A/D转换
电路包括1～N个信号处理电路，所述波束合成器包括动态聚焦补偿电路和信号
叠加电路；所述动态聚焦补偿电路包括1～N个动态聚焦补偿子电路，每个信...

【专利技术属性】
技术研发人员：费跃农，彭小冲，汪月银，
申请(专利权)人：深圳市神视检验有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44