【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于超声无损检测，更具体地，涉及一种基于非线性超声混频与高次谐波相控阵的缺陷成像方法。
技术介绍
1、在无损检测领域中，超声检测作为一种手段得到了广泛应用，而现有的超声检测中，大都是基于线性超声的原理，即通过超声波传播过程中遇到有明显声阻抗、长度大于等于其波长的体积型缺陷时，会发生反射、对超声波能量进行吸收及散射等线性特征，线性超声无损检测技术以此为依据对缺陷进行检测与评估，故难以对尺寸小于波长的缺陷进行检测。而非线性超声检测技术源于超声波与微裂纹和材料非线性(如晶格畸变)等缺陷之间的相互作用诱发的非线性效应，产生例如高次谐波、次谐波、声共振频率漂移和混频谐波等现象，这些非线性现象对微小缺陷更加敏感，能够实现对微小缺陷的检测。
2、现有研究中，超声相控阵的成像均基于线性超声原理，很难识别波长级以下尺寸的微小缺陷，而非线性超声的研究中，大多是基于定义的非线性系数来定性评价缺陷，无法精确、直观的体现缺陷信息。如何实现精确地检测材料的微小缺陷是目前业界亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于实现精确地检测材料的微小缺陷。
2、为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供一种基于非线性超声混频与高次谐波相控阵的缺陷成像方法，包括：
3、通过超声相控阵中各个阵元，激励横波信号与纵波信号，所述横波信号与所述纵波信号同时到达目标材料；
4、通过所述超声相控阵中各个阵元接收非线性信号，组成全矩阵数据；p>
5、基于所述全矩阵数据，通过变分模态分解，获取差频横波信号对应的第一矩阵数据、和频横波信号对应的第二矩阵数据以及纵波的高次谐波信号对应的第三矩阵数据，所述高次谐波信号为二次或二次以上的谐波信号；
6、基于所述第一矩阵数据、所述第二矩阵数据和所述第三矩阵数据，获取所述差频横波信号对应的第一缺陷成像数据、所述和频横波信号对应的第二缺陷成像数据以及所述纵波的高次谐波信号对应的第三缺陷成像数据；
7、基于所述第一缺陷成像数据、所述第二缺陷成像数据和所述第三缺陷成像数据，获取所述目标材料的缺陷检测结果。
8、可选地，所述基于所述第一矩阵数据、所述第二矩阵数据和所述第三矩阵数据，获取所述差频横波信号对应的第一缺陷成像数据、所述和频横波信号对应的第二缺陷成像数据以及所述纵波的高次谐波信号对应的第三缺陷成像数据，包括：
9、针对所述差频横波信号、所述和频横波信号和所述纵波的高次谐波信号中的任意一个目标信号执行以下操作：
10、基于所述目标信号对应的矩阵数据，通过全聚焦成像算法，获取成像区域中各个像素点对应的幅值；
11、基于所述成像区域中各个像素点对应的幅值，获取所述成像区域中各个像素点对应的复数域信号；
12、基于所述成像区域中各个像素点对应的复数域信号，通过滤波处理，获取所述目标信号对应的缺陷成像数据。
13、可选地，所述基于所述成像区域中各个像素点对应的幅值，获取所述成像区域中各个像素点对应的复数域信号，包括通过以下公式获取像素点对应的复数域信号：
14、i2＝hilbert(i(x,y))；
15、其中，i(x,y)表示像素点对应的幅值，hilbert(·)表示希尔伯特变换，i2表示像素点对应的复数域信号。
16、可选地，所述基于所述成像区域中各个像素点对应的复数域信号，通过滤波处理，获取所述目标信号对应的缺陷成像数据，包括通过以下公式进行滤波处理：
17、
18、其中，i2表示像素点对应的复数域信号，|i2|max表示i2绝对值的最大值，i3表示经滤波处理后像素点对应的缺陷成像值。
19、可选地，所述通过所述超声相控阵中各个阵元接收非线性信号，组成全矩阵数据，包括：
20、针对所述超声相控阵中各个阵元，通过阵元先激励正相位基波接收到第一信号，再激励负相位基波接收到第二信号；
21、基于各个阵元所接收到的所述第一信号和所述第二信号，获取各个阵元所接收到的非线性信号；
22、基于各个阵元所接收到的非线性信号，组成所述全矩阵数据。
23、可选地，所述基于各个阵元所接收到的所述第一信号和所述第二信号，获取各个阵元所接收到的非线性信号，包括通过以下公式获取阵元所接收到的非线性信号：
24、
25、其中，uc表示阵元所接收到的非线性信号，u1表示所述第一信号，u2表示所述第二信号。
26、可选地，所述通过超声相控阵中各个阵元，激励横波信号与纵波信号，包括：
27、针对所述超声相控阵中任意两个相邻的阵元，先控制一个阵元激励横波信号，再控制另一个阵元激励纵波信号；
28、其中，所述横波信号和所述纵波信号之间的激励时间差是基于所述横波信号传播至所述目标材料所用的第一时长和所述纵波信号传播至所述目标材料所用的第二时长确定的。
29、第二方面，本专利技术还提供一种基于非线性超声混频与高次谐波相控阵的缺陷成像装置，包括：
30、信号激励模块，用于通过超声相控阵中各个阵元，激励横波信号与纵波信号，所述横波信号与所述纵波信号同时到达目标材料；
31、全矩阵数据组成模块，用于通过所述超声相控阵中各个阵元接收非线性信号，组成全矩阵数据；
32、数据分解模块，用于基于所述全矩阵数据，通过变分模态分解，获取差频横波信号对应的第一矩阵数据、和频横波信号对应的第二矩阵数据以及纵波的高次谐波信号对应的第三矩阵数据，所述高次谐波信号为二次或二次以上的谐波信号；
33、缺陷成像数据获取模块，用于基于所述第一矩阵数据、所述第二矩阵数据和所述第三矩阵数据，获取所述差频横波信号对应的第一缺陷成像数据、所述和频横波信号对应的第二缺陷成像数据以及所述纵波的高次谐波信号对应的第三缺陷成像数据；
34、缺陷检测结果获取模块，用于基于所述第一缺陷成像数据、所述第二缺陷成像数据和所述第三缺陷成像数据，获取所述目标材料的缺陷检测结果。
35、第三方面，本专利技术提供一种电子设备，包括：至少一个存储器，用于存储程序；至少一个处理器，用于执行存储器存储的程序，当存储器存储的程序被执行时，处理器用于执行第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所描述的方法。
36、第四方面，本专利技术提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，当计算机程序在处理器上运行时，使得处理器执行第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所描述的方法。
37、可以理解的是，上述第二方面至第四方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
38、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
39、通过激励横波信号与纵波信号，横波信号与纵波信号同时到达目标材料，超声波可以与目标材料的缺陷作用本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于非线性超声混频与高次谐波相控阵的缺陷成像方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述基于非线性超声混频与高次谐波相控阵的缺陷成像方法，其特征在于，所述基于所述第一矩阵数据、所述第二矩阵数据和所述第三矩阵数据，获取所述差频横波信号对应的第一缺陷成像数据、所述和频横波信号对应的第二缺陷成像数据以及所述纵波的高次谐波信号对应的第三缺陷成像数据，包括：
3.根据权利要求2所述基于非线性超声混频与高次谐波相控阵的缺陷成像方法，其特征在于，所述基于所述成像区域中各个像素点对应的幅值，获取所述成像区域中各个像素点对应的复数域信号，包括通过以下公式获取像素点对应的复数域信号：
4.根据权利要求3所述基于非线性超声混频与高次谐波相控阵的缺陷成像方法，其特征在于，所述基于所述成像区域中各个像素点对应的复数域信号，通过滤波处理，获取所述目标信号对应的缺陷成像数据，包括通过以下公式进行滤波处理：
5.根据权利要求1所述基于非线性超声混频与高次谐波相控阵的缺陷成像方法，其特征在于，所述通过所述超声相控阵中各个阵元接收非线性信号，组成全矩阵数据
6.根据权利要求5所述基于非线性超声混频与高次谐波相控阵的缺陷成像方法，其特征在于，所述基于各个阵元所接收到的所述第一信号和所述第二信号，获取各个阵元所接收到的非线性信号，包括通过以下公式获取阵元所接收到的非线性信号：
7.根据权利要求1-6任一项所述基于非线性超声混频与高次谐波相控阵的缺陷成像方法，其特征在于，所述通过超声相控阵中各个阵元，激励横波信号与纵波信号，包括：
8.一种基于非线性超声混频与高次谐波相控阵的缺陷成像装置，其特征在于，包括：
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
10.一种非暂态计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，当所述计算机程序在处理器上运行时，使得所述处理器执行如权利要求1-7任一所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于非线性超声混频与高次谐波相控阵的缺陷成像方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述基于非线性超声混频与高次谐波相控阵的缺陷成像方法，其特征在于，所述基于所述第一矩阵数据、所述第二矩阵数据和所述第三矩阵数据，获取所述差频横波信号对应的第一缺陷成像数据、所述和频横波信号对应的第二缺陷成像数据以及所述纵波的高次谐波信号对应的第三缺陷成像数据，包括：
3.根据权利要求2所述基于非线性超声混频与高次谐波相控阵的缺陷成像方法，其特征在于，所述基于所述成像区域中各个像素点对应的幅值，获取所述成像区域中各个像素点对应的复数域信号，包括通过以下公式获取像素点对应的复数域信号：
4.根据权利要求3所述基于非线性超声混频与高次谐波相控阵的缺陷成像方法，其特征在于，所述基于所述成像区域中各个像素点对应的复数域信号，通过滤波处理，获取所述目标信号对应的缺陷成像数据，包括通过以下公式进行滤波处理：
5.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁湘燕，柏杰，毛壮志，王露，冯利文，胡宁，毕晓阳，赵丽滨，程立金，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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