一种用于结构近表盲区的超声相控阵成像方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112014472A(43)申请公布日2020.12.01(21)申请号202010672838.0(22)申请日2020.07.14(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人吴大伟王寒露于润(74)专利代理机构江苏圣典律师事务所32237代理人韩天宇(51)Int.Cl.G01N29/06(2006.01)G01N29/26(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种用于结构近表盲区的超声相控阵成像方法(57)摘要本发明公开了一种用于结构近表盲区的超声相控阵成像方法，利用超声相控阵检测系统采集近表盲区缺陷在扇形扫查模式下的扩散场检测信号后，首先确定合适的接收延时时间、时域时间窗宽度T和扇形扫查的扫描线数量N；对每条扫描线下收集到的截取的信号进行相关处理；再对各扫描线下相关处理后的重建信号进行平均处理，形成虚拟的全矩阵数据；最后对重建的虚拟全矩阵数据进行全聚焦成像，确定近表盲区缺陷的位置。CN112014472ACN112014472A权利要求书1/1页1.一种用于结构近表盲区的超声相控阵成像方法，采用超声相控阵检测系统对待检测试件的近表区域进行成像，所述超声相控阵检测系统包括计算机、超声研究平台和超声相控阵换能器，其中，所述超声研究平台一端和计算机相连，另一端和超声相控阵换能器相连；所述超声相控阵换能器为包含M个阵元的线性相控阵探头，超声相控阵换能器与待检测试件通过超声耦合剂进行耦合，M为大于等于8的自然数；所述计算机用于控制超声研究平台激励超声相控阵换能器发出超声波信号，沿待检测试件传播，并通过超声相控阵换能器接收反射的超声波信号，其特征在于，所述用于结构近表盲区的超声相控阵成像方法包含以下步骤：步骤1)，根据预先设定的扫描线数量阈值N和预先设定的各扫描线对应的偏转角阈值、采用扇形扫查模式采集待检测试件的扇形扫查数据Sk,l(t)，其中，k表示扇形扫查方式的第k条扫描线，k＝1,2,3…N，l表示相控阵换能器第l个阵元接收，l＝1,2,3…M；步骤2)，计算重建的虚拟全矩阵数据；步骤2.1)，确定接收延时tr使得t>tr时扇形扫查数据Sk,l(t)中信号随着时间的增加处于均匀状态，确定时域截取时间窗宽度T使其大于所需成像的范围；步骤2.2)，分别计算每一条扫描线下各阵元接收到的信号的互相关：式中，为第k条扫描线下第i个阵元接收的信号和第j个阵元接收的信号的互相关结果信号；步骤2.3)对相关处理后的重建信号进行均值处理，获取重建的虚拟全矩阵数据Gi,j(t)：式中，Gi,j(t)为重建的虚拟全矩阵中第i个阵元发射且第j个阵元接收的信号；步骤3)，建立成像坐标系，确定超声相控阵换能器中每个阵元在坐标系中的位置以及每个成像像素点在坐标系中的位置，其中，坐标系原点在阵元序列的中心，(xi,0)为激励阵元坐标，(xj,0)为接收阵元坐标，(x,z)为成像点坐标；步骤4)，对重建的虚拟全矩阵数据进行全聚焦成像。2.根据权利要求1所述的用于结构近表盲区的超声相控阵成像方法，其特征在于，所述超声研究平台采用VerasonicsVantage64LE超声研究平台，所述超声相控阵换能器采用Imasonic超声相控阵换能器。3.根据权利要求1所述的用于结构近表盲区的超声相控阵成像方法，其特征在于，所述阵元采用的线性阵列相控阵探头的型号为5MHz-64elts130371006。4.根据权利要求1所述的用于结构近表盲区的超声相控阵成像方法，其特征在于，M取64。2CN112014472A说明书1/4页一种用于结构近表盲区的超声相控阵成像方法技术领域[0001]本发明涉及无损检测领域，尤其涉及一种用于结构近表盲区的超声相控阵成像方法。背景技术[0002]随着科学技术的进步，新材料、新结构在工业领域的应用不断增加，材料的腐蚀、空穴不仅缩短了材料的服务周期而且带来了潜在的安全危机。其中，结构近表面盲区缺陷常常被漏检，对结构带来了潜在的安全威胁。因此，采取有效的手段实现结构近表盲区缺陷的检测、定位，对于确保重大结构的正常运作和人们的生命财产至关重要。[0003]超声相控阵可以实现声束的电子扫描、动态聚焦，大范围、高精度获得物体内部结构信息，在工业无损检测等领域得到广泛应用。然而，超声探头的脉冲回波响应中除了包含从发射到接收的散射信息，还包括初始激励余震(换能器内部经换能器边缘多次反射引起的超声混响)和电子恢复过程(换能器电信号和非电信号之间转变)。当使用超声阵列时，脉冲回波响应中的信息会变得更加复杂，存在相邻阵元之间电子和机械串扰饱和的问题。由此最终导致阵元正前方区域出现盲区，使得结构近表区域难以检测，出