对异质材料中缺陷进行超声检测和表征的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于对异质材料中的缺陷进行超声检测和表征的方法，包括以下步骤：‑对于多个探头位置(z)中的每个位置，对于多元件探头(1)的多种配置，通过至少一个发射换能器(14)发射超声波并通过至少一个接收换能器(15)获取测量信号，‑实施聚焦算法，并且对于每个探头位置(z)获得图像，其中图像的每个像素表示聚焦幅值与其相关联的材料的探测点(w)，‑对于每个探测点(w)，确定幅值的中心趋势的度量和表示幅值的可变性的函数，‑对于每个图像，校正幅值，‑基于经校正的图像检测和表征材料中的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对异质材料中缺陷进行超声检测和表征的方法
本专利技术涉及材料的无损测试，并且更准确地说，涉及通过超声波对异质材料中的缺陷进行检测和表征。
技术介绍
超声波通常用于对材料实施无损测试。为了做到这一点，使用了被定位在待检查的材料的表面的超声波换能器，其在材料中发射超声波。这些波在材料中传播，并根据材料的结构被材料反射。换能器接收这些反射的波，并对其分析允许检测材料中的任何缺陷。然而，对于异质材料(即，其晶粒尺寸在这种材料中约为超声波波长的多晶材料)，超声波通过材料的结构进行扩散的现象变得占主导。这种扩散然后会导致结构噪声的生成，即导致由换能器接收的具有不可忽略的幅值、并且具有与由缺陷反射的波会发射的那些特性相似的特性的超声波信号，从而导致检测材料中实际存在的缺陷的能力的劣化。事实上，由于结构噪声具有与形成有用信号的缺陷特点的特性相似的时间和频谱特性，用于通过对小波基进行时间或频率滤波、去卷积或投影来处理超声波信号的常规方法是无效的。专利申请US2007/0006651A1描述了一种使用超声波的、基于将信号选择的频谱的幅值与参考幅值进行比较的无损测试方法。这个申请提及在不同位置处进行测量的可能性，并提及组合这些测量以获得空间方向上的平均测量信号。然而，这种方法不能提供完全满意度，并且信号仍然被噪声污染。专利申请WO2016083759描述了一种用于对异质材料中的缺陷进行超声检测和表征的方法，包括以下步骤：-从被定位成抵靠材料的超声波发射换能器发射超声波，-通过相对于所述材料处于不同位置的超声波接收换能器获取表示在材料中传播的超声波的幅值的多个时间相关信号，所述多个时间相关信号作为到达超声波接收换能器的位置的时间的函数，-确定表示对应于超声波接收换能器的不同位置的时间相关信号的空间平均功率的时间相关函数，表示时间相关信号的空间平均功率的时间相关函数具有通式：其中α、β和γ不同于零，x(z,t)表示在材料中传播的声音的幅值的时间相关信号，作为到达超声波接收换能器的位置z的时间的函数，以及m(t)为时间的函数，-使用所述时间相关函数来归一化时间相关信号，以便获得经归一化的时间相关信号，-根据所述经归一化的时间相关信号检测和表征材料的缺陷。因此，专利申请WO2016083759描述了一种利用表示对应于超声波接收换能器的不同位置的时间相关信号的空间平均功率的时间相关函数的预处理。这种预处理使得允许通过均匀化所处理的信号来改善对材料中的缺陷的检测和表征，使得噪声统计在不同的测量位置是相似的，从而有助于对异常信号水平进行检测。然而，测量噪声仍然存在，并且有时候会限制检测和表征缺陷的能力。事实上，该方法没有利用包括作为发射器或接收器工作的多个换能器的多元件探头的全部能力。实际上，使用这种多元件探头获取测量信号在测量信号中产生附加特性，这些特性可以用于进一步改善材料中的缺陷的检测和表征。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种用于对异质材料中的缺陷进行超声检测的方法，该方法允许减少污染所收集数据的结构噪声的影响。为此，提出了一种用于对异质材料中的缺陷进行超声检测和表征的方法，包括以下步骤：a)对于材料的表面处的多个位置中的每个位置，-包括多个换能器的多元件探头设置在材料的表面处的所述位置处；-对于多元件探头的多种配置，超声波由至少一个发射换能器发射，并且至少一个接收换能器获取表示在材料中传播的超声波的幅值的测量信号，其作为到达这个位置处的这个探头配置的时间的函数，不同的配置通过由换能器对超声波的发射施加的不同延迟或者通过由不同换能器实现的发射器或接收器功能而彼此区分，b)对于多元件探头的每个位置，对将多元件探头的不同配置的测量信号分组在一起的测量数据组实施聚焦算法，并且针对每个探头位置获得图像，其中图像的每个像素表示材料的探测点，对于不同探头位置上的所述探测点聚焦幅值与该探测点相关联，c)对于每个探测点，确定不同探头位置上的探测点处聚焦幅值的中心趋势的测量结果，d)对于每个探测点，确定表示不同探头位置上这个探测点处的聚焦幅值的可变性的函数，e)对于每个图像，通过从幅值中减去中心趋势的度量并除以表示可变性的函数来校正每个探测点处的聚焦幅值，以便获得经校正的图像，f)基于经校正的图像检测和表征材料中的缺陷。本专利技术有利地由单独地或以其任何技术上可能的组合得到的以下特征来补充：-不同的配置可以通过由不同换能器实现的发射器或接收器功能来彼此区分，并且聚焦算法是全聚焦算法；-不同的配置可以通过由换能器对超声波的发射施加的换能器之间的不同时间偏移来彼此区分，并且聚焦算法是平面波成像；-中心趋势的度量是平均值或中值；-中心趋势的度量是具有以下通式的平均值A(w)：其中Ns是所考虑的不同探头位置的图像的数量，Ns大于2，Vw是点w周围的一组点，该组点可以被减少为点w，I(zi,wj)是对于点wj在探头位置zi处的幅值或聚焦幅值的绝对值，其中更优选地，或或β＝1，其中Nv是该组点Vw的基数；-中心趋势的度量是具有以下通式的平均值A(w)：其中Ns是所考虑的不同探头位置的图像的数量，Ns大于2，Vw是点w周围的一组点，该组点可以被减少为点w，I(zi,wj)是对于探测点wj在探头位置zi处的幅值，以及Nv是该组点Vw的基数；-表示不同探头位置上这个探测点w的幅值的可变性的函数B(w)具有通式其中α'、β’和γ’不同于零，Ns’为不同探头位置的图像的数量，Vw’是围绕点w的一组点，该组点可以被减少为点w，以及A(w)是中心趋势的度量，并且更优选地：·A(w)是平均值，或者A(w)是该组点Vw的中值，并且·α'＝2并且γ'＝0.5，或者α'＝1且γ'＝1，并且·或或或β′＝1，其中Ns’为所考虑的位置z的数量，Ns’大于2，以及Nv’是点w周围的该组点Vw’的基数；-表示不同探头位置上这个探测点处的幅值的可变性的函数B(w)具有通式其中Ns是不同探头位置的图像的数量，Vw是围绕探测点w的一组点，该组点可以被减少到探测点w，I(zi,wj)是对于探测点wj在探头位置zi处的聚焦幅值，Nv是Vw的基数，以及A(w)是不同探头位置上探测点处的聚焦幅值的中心趋势的度量；-缺陷的检测包括借助于双边滤波器对至少一个经校正的图像进行空间滤波以及与阈值进行比较的步骤。本专利技术还涉及一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括当所述程序在计算机上执行时用于执行根据本专利技术的方法的程序代码指令。优选地，计算机程序产品采取可以由计算机读取的非暂时性有形介质的形式，程序代码指令被存储在该计算机上用于当介质由计算机读取时执行根据本专利技术的方法。附图说明由于下文的描述，将更好地理解本专利技术，该描述涉及作为非限制性示例给出并参考附图解释的优选实施例，在附图中：...

【技术保护点】
1.一种用于对异质材料中的缺陷进行超声检测和表征的方法，包括以下步骤：/na)对于材料的表面处的多个位置(z)中的每个位置，/n-包括多个换能器(14，15)的多元件探头(1)设置在所述材料的表面(11)处的位置(z)处；/n-对于所述多元件探头(1)的多种配置，超声波由至少一个发射换能器(14)发射(S11)，并且至少一个接收换能器(15)获取(S12)表示在所述材料中传播的所述超声波的幅值的测量信号，所述测量信号作为到达这个位置(z)处的这个探头配置的时间的函数，不同的配置通过由所述换能器对超声波的发射施加的不同延迟或者通过由不同换能器(14，15)实现的发射器或接收器功能而彼此区分，/nb)对于所述多元件探头(1)的每个位置(z)，对将所述多元件探头(1)的不同配置的所述测量信号分组在一起的测量数据组实施聚焦算法，并且针对每个探头位置(z)获得(S2)图像，其中所述图像的每个像素表示所述材料的探测点(w)，对于不同探头位置(z)上的所述探测点(w)，聚焦幅值与所述探测点(w)相关联，/nc)对于每个探测点(w)，确定(S3)不同探头位置(z)上的所述探测点处聚焦幅值的中心趋势的度量，/nd)对于每个探测点(w)，确定(S4)表示不同探头位置(z)上这个探测点(w)处的所述聚焦幅值的可变性的函数，/ne)对于每个图像，通过从所述幅值中减去中心趋势的度量并除以表示所述可变性的函数来校正(S5)每个探测点(w)处的所述聚焦幅值，以便获得经校正的图像，/nf)基于所述经校正的图像检测和表征(S6)所述材料中的缺陷。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180903 FR 18579071.一种用于对异质材料中的缺陷进行超声检测和表征的方法，包括以下步骤：
a)对于材料的表面处的多个位置(z)中的每个位置，
-包括多个换能器(14，15)的多元件探头(1)设置在所述材料的表面(11)处的位置(z)处；
-对于所述多元件探头(1)的多种配置，超声波由至少一个发射换能器(14)发射(S11)，并且至少一个接收换能器(15)获取(S12)表示在所述材料中传播的所述超声波的幅值的测量信号，所述测量信号作为到达这个位置(z)处的这个探头配置的时间的函数，不同的配置通过由所述换能器对超声波的发射施加的不同延迟或者通过由不同换能器(14，15)实现的发射器或接收器功能而彼此区分，
b)对于所述多元件探头(1)的每个位置(z)，对将所述多元件探头(1)的不同配置的所述测量信号分组在一起的测量数据组实施聚焦算法，并且针对每个探头位置(z)获得(S2)图像，其中所述图像的每个像素表示所述材料的探测点(w)，对于不同探头位置(z)上的所述探测点(w)，聚焦幅值与所述探测点(w)相关联，
c)对于每个探测点(w)，确定(S3)不同探头位置(z)上的所述探测点处聚焦幅值的中心趋势的度量，
d)对于每个探测点(w)，确定(S4)表示不同探头位置(z)上这个探测点(w)处的所述聚焦幅值的可变性的函数，
e)对于每个图像，通过从所述幅值中减去中心趋势的度量并除以表示所述可变性的函数来校正(S5)每个探测点(w)处的所述聚焦幅值，以便获得经校正的图像，
f)基于所述经校正的图像检测和表征(S6)所述材料中的缺陷。


2.根据前述权利要求所述的方法，其中，不同的配置能够通过由不同换能器(14，15)实现的发射器或接收器功能来彼此区分，并且所述聚焦算法是全聚焦算法。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述不同的配置能够通过由所述换能器对超声波的发射施加的换能器之间的不同时间偏移来彼此区分，并且所述聚焦算法是平面波成像。


4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述中心趋势的度量是平均值或中值。


5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述中心趋势的度量是具有以下通式的平均值A(w)：



其中Ns是所考虑的不同探头位置(z)的图...

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗·卡西斯，尼古拉斯·保罗，
申请(专利权)人：法国电力公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR