一种基于斜入射的超声相控阵焊缝缺陷检测方法.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CN107356670A(43)申请公布日2017.11.17(21)申请号201710573490.8(22)申请日2017.07.14(71)申请人武汉工程大学地址430205湖北省武汉市东湖新技术开发区光谷一路206号(72)发明人陈汉新向波黄文健(74)专利代理机构宁波市鄞州甬致专利代理事务所(普通合伙)33228代理人李迎春(51)Int.Cl.G01N29/04(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种基于斜入射的超声相控阵焊缝缺陷检测方法(57)摘要本发明公开了一种基于斜入射的超声相控阵焊缝缺陷检测方法，包括超声相控阵检测系统和超声相控阵检测步骤，其中，超声相控阵检测系统包括信号采集系统、换能器探头、有机玻璃楔块、连接有机玻璃楔块和试块表面的水溶剂、连接换能器探头和有机玻璃楔块的耦合剂及用于计算信号采集系统数据的计算机；本发明能够好地检测缺陷、减小了检测盲区，提高检测鲁棒性和分辨率并可明显改善远场区的成像质量，提高成像分辨率和缺陷检出率。CN107356670ACN107356670A权利要求书1/1页1.一种基于斜入射的超声相控阵焊缝缺陷检测方法，其特征在于：所述焊缝缺陷检测方法包括超声相控阵检测系统和超声相控阵检测步骤，所述超声相控阵检测系统包括超声相控阵信号采集系统、超声相控阵换能器探头、有一定倾斜角度的有机玻璃楔块、连接有机玻璃楔块和试块表面以减少声波散射的水溶剂、连接相控阵超声换能器探头和有机玻璃楔块以减少声波散射的特殊耦合剂及用于计算超声相控阵信号采集系统数据的计算机，所述超声相控阵检测步骤为以下四个步骤：(a)根据被检测焊缝试块的尺寸、材料、声波传播速度、焊缝缺陷范围选择合适的超声相控阵检测系统相关参数；(b)根据超声相控阵系统相关参数确定相控阵探头在试块上放置的位置，激发超声相控阵阵元，通过信号采集系统收集回波信号；(c)将收集的回波信号进行A/D转换，然后进行延时，再通过计算得到权重系数；(d)将回波信号和权重系数进行信号累加，得到成像图。2.根据权利要求1所述的方法，步骤(b)中的超声相控阵换能器探头放置在一定角度的斜楔块上，斜楔块放置在试块表面上。3.根据权利要求1所述的方法，步骤(b)中的水溶剂为水，特殊耦合剂为机油、甘油和煤油中的一种。4.根据权利要求1所述的方法，在步骤(b)中，采用多阵元合成孔径聚焦法则激励阵元，选用四组阵元同时发射、接收声波，得到回波信号：其中S(t)为接收到的阵元信号，N为阵元数目，r为成像点距孔径中心距离，v为声波传播速度，tn可近似表示为xn为发射孔径距孔径中心的距离，θ为成像点与扫面线垂直的平面偏转角。5.根据权利要求1所述的方法，在步骤(c)中，延时的整数部分使用采样时间的位移得到、小数部分使用均匀采样的插修值法得到，插值法输出结果为：S′[n]＝S[n]+a(S[n+1]-S[n])，其中S[n]和S[n+1]都是数字阵列中的数字信号，S′[n]为S[n]和S[n+1]之间的插值信号，系数a为与采样频率有关的数据。6.根据权利要求1所述的方法，步骤(c)中的延时信号获得后，权重系数的输出结果为：其中Sdelayed为延时信号，t为时间，为频率响应，j是虚数，k是空间频率指数，i是部分区域线性扫描次数，N是总线性扫描次数，M0为低频范围指数。7.根据权利要求1所述的方法，在步骤(d)中，通过计算机对步骤(b)的回波信号和步骤(c)的权重系数进行信号累加并到成像图：SW＝ER(t)·SSAFT(t)。2CN107356670A说明书1/3页一种基于斜入射的超声相控阵焊缝缺陷检测方法技术领域[0001]本发明涉及无损检测技术领域，具体涉及一种用于焊缝检测的超声相控阵检测方法。背景技术[0002]传统超声焊缝检测时，一般需要移动换能器探头才能有效地进行缺陷检查，这要求探头移动区的表面粗糙度要理想；同时，由于入射角度过于垂直，使用波束垂直入射到试块表面时，只能检测到离试块检测面一定距离的缺陷，存在检测盲区。[0003]现有技术中很少出现针对焊缝缺陷合成孔径成像中信号合成方式的优化，对比文件(201510219036.3)通过基于扫描坐标点的插值权重系数寻找采样点，但对信号获取后的信号合成相关计算并无研究。[0004]另外，传统的合成孔径聚焦算法虽然通用性好，但具体运用往往存在瑕疵，比如，运算量较大，成像效果一般，分辨率偏低。发明内容[0005]本发明针对传统超声波无损检测存在的问题，提供一种成像质量更好，分辨率更高的超声相控阵检测方法。[0006]本发明的技术方案是，提供一种基于斜入射的超声相控阵焊缝缺陷检测方法，其特征在于：所述焊缝缺陷检测方法包括超声相控阵检测