【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无损检测，涉及一种基于三重阵列信号的未知不规则缺陷成像检测方法。
技术介绍
1、以裂纹为代表的面积型缺陷端点尖锐、应力集中较大，易发生扩展而造成构件断裂，是工程中危害最大的一类缺陷。无损检测能够在不破坏检测对象的前提下发现缺陷，并对其实施定量表征，有助于结构性能和剩余寿命等信息评估。现有无损检测方法中，射线检测对面积型缺陷不敏感，且难以给出缺陷深度信息。与之相比，超声检测灵敏度和穿透力较高，检测范围大，更适合于面积型缺陷的检出和定量。
2、随着超声成像检测技术发展，面积型缺陷表征能力得到不断提升。全聚焦方法和合成孔径聚焦技术针对相控阵超声探头采集的阵列超声信号实施延时叠加处理，实现待检测范围内的逐点聚焦，从而获得具有更高分辨力的图像。然而，利用常规相控阵和全聚焦检测先验未知缺陷时，超声成像结果往往只能给出缺陷端点信息，这将造成缺陷类型和数量误判。为实现面积型缺陷特征的精准辨识，一些基于全矩阵捕捉数据的信号后处理技术得到发展。通过考虑面积型缺陷取向变化，应用多模式全聚焦方法，可以利用不同声束路径下的模式波进行缺陷轮廓重建，但是模式波的选择依赖于一定缺陷先验信息(jin s j,etal.comparison of morphology characterization for regular cracks with multi-mode total focusing method.far east ndt new technology&application forum2019.qingdao,c
3、上述研究均是针对规则的面积型缺陷开展，而实际待检测构件中形成的自然缺陷形态复杂随机，存在多面特征，其分支面的取向在-90°～90°范围内变化。经过一次全矩阵数据采集，并将不同模式波直接进行加和处理，可以大致判断不规则缺陷分支特征和扩展趋势，但轮廓重建结果不完整(han x l,et al.combination of direct,half-skip andfull-skip tfm to characterize multi-faceted crack.2015ieee internationalultrasonics symposium proceedings)。匹配滤波法进一步考虑了声束指向性、介质散射和扩散衰减等因素，提供了21种模式融合的统计分析模型，有助于实现未知应力腐蚀缺陷的轮廓重建(bevan rlt,budyn n,zhang j,croxford aj,kitazawa s,wilcox pd.datafusion of multiview ultrasonic imaging for characterization of largedefects.ieee trans on ultrason ferroelectr freq control 2020；67(11):2387-2401)。然而，上述方法均在单一位置采集fmc数据，往往难以同时获取来自不规则自然缺陷多个面的较强反射信号，尤其是对于近似水平的缺陷分支面，不能得到其表面反射波用于成像，导致缺陷轮廓重建不完整，定量精度降低。因此，有必要发展一种适合于先验未知不规则缺陷的轮廓重建和成像检测方法，以实现缺陷性质识别和准确定量、定位。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种基于三重阵列信号的未知不规则缺陷成像检测方法，其目的是针对具有任意取向分支面的先验未知不规则缺陷轮廓成像重建困难的问题，将两个相控阵探头连接扫查器并对称布置在待检测区域两侧，组成不同收发模式共采集三组阵列信号，通过单组阵列信号复合成像、归一化处理和三重归一化图像融合，实现未知不规则缺陷的完整轮廓重建和成像检测。
2、本专利技术采用的技术方案：
3、一种基于三重阵列信号的未知不规则缺陷成像检测方法，采用由相控阵超声检测仪、扫查器、两个完全一致的相控阵探头和匹配楔块构成的检测系统，将两个相控阵探头连接扫查器并对称布置在待检测区域两侧，组成不同收发模式共采集三组阵列信号；针对单组阵列信号，根据模式波指向性选择7种模式波实施复合成像；在此基础上，复合图像分别以各自幅值最大值与最小值为基础进行归一化处理；最后，针对待检测区域每个重建点，选取三重归一化图像中较高幅值作为该点的最终重建幅值，从而实现先验未知不规则缺陷的轮廓重建与成像检测；所述方法采用以下步骤：
4、(a)检测参数确定
5、针对待测试块的材料、形状和尺寸信息，选择一对中心频率和阵元完全相同的相控阵探头，以及一对完全相同的角度楔块；
6、(b)两组全矩阵信号采集
7、连接步骤(a)中选择的相控阵探头、角度楔块和相控阵超声检测仪，其中两个相控阵探头连接扫查器并对称放置于待检测区域两侧，确保相控阵探头主动轴方向相反；独立移动两个相控阵探头，分别确定具有较强缺陷信号响应的采集位置；随后，将相控阵探头固定在扫查器上，获得明确的相控阵探头间距以及与成像区域的相对位置，以划定的成像区域中心为基准点采集全矩阵数据；两个相控阵探头共组成三种不同的阵列信号发射接收模式：左侧探头自发自收模式、右侧探头自发自收模式以及两个探头组成一发一收模式；当两个相控阵探头的阵元数量均为n个时，共采集三组包含n2个a扫描信号的全矩阵数据；
8、(c)重建区域网格划分
9、建立直角坐标系，以角度楔块和待测试块交界面为x轴，左侧待测试块探头第一阵元在x轴的投影点为原点，角度楔块低端面到高端面的方向为x轴正向，待测试块深度方向为y轴正向建立坐标系，并将待检测区域划分成m×n个矩形网格，其中m与n分别为横向和纵向的网格节点数；各网格节点定义为图像重建点，任意重建点p的坐标为(a,b)；
10、(d)模式波延时叠加和单组阵列信号复合成像
11、对于待检测区域左侧相控阵探头的自发自收模式，在发射阵元i、接收阵元j和重建点p确定时，共产生包括3种直接、8种半跨和10种全跨模式在内的21种不同模式波，对于第k种模式波，1≤k≤21，在p点处的延时叠加成像幅值ik(a,b)由式(1)给出；
12、
13、式中，aij()为第i个阵元发射，第j个阵元接收的a扫描信号，tij-k(a,b)表示第i个阵元激励信号中第k种模式波传播至点p后，被第j个阵元接收所用时间；
14、对于不同模式波，其经过p点时的传播时间各不相同，根据费马定理，以及本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于三重阵列信号的未知不规则缺陷成像检测方法，其特征在于，采用由相控阵超声检测仪、扫查器、两个完全一致的相控阵探头和匹配楔块构成的检测系统，将两个相控阵探头连接扫查器并对称布置在待检测区域两侧，组成不同收发模式共采集三组阵列信号；针对单组阵列信号，根据模式波指向性选择7种模式波实施复合成像；在此基础上，复合图像分别以各自幅值最大值与最小值为基础进行归一化处理；最后，针对待检测区域每个重建点，选取三重归一化图像中较高幅值作为该点的最终重建幅值，从而实现先验未知不规则缺陷的轮廓重建与成像检测；所述方法采用以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种基于三重阵列信号的未知不规则缺陷成像检测方法，其特征在于，采用由相控阵超声检测仪、扫查器、两个完全一致的相控阵探头和匹配楔块构成的检测系统，将两个相控阵探头连接扫查器并对称布置在待检测区域两侧，组成不同收发模式共采集三组阵列信号；针对单组阵列信号，根据模...
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