金属板缺陷轮廓导波成像磁声阵列结构调整方法和装置.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CN106950283A(43)申请公布日2017.07.14(21)申请号201710078895.4(22)申请日2017.02.14(71)申请人清华大学地址100084北京市海淀区清华园(72)发明人黄松岭张宇赵伟王珅王哲(74)专利代理机构北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)11201代理人张润(51)Int.Cl.G01N29/06(2006.01)G01N29/44(2006.01)权利要求书3页说明书11页附图3页(54)发明名称金属板缺陷轮廓导波成像磁声阵列结构调整方法和装置(57)摘要本发明提出一种金属板缺陷轮廓导波成像磁声阵列结构调整方法和装置，其中，方法包括：将全向磁声换能器均匀布置在待测金属板检测区域内；根据缺陷导波散射信号的幅值和走时计算散射点位置，并将其坐标数据进行三次平滑样条插值形成缺陷轮廓曲线；计算缺陷轮廓曲线上各点的曲率；比较各点曲率与结构调整曲率阈值的大小，并确定磁声阵列调整区域；根据磁声阵列调整区域进行磁声阵列结构调整，并再次计算缺陷轮廓曲线；将两次导波散射缺陷轮廓曲线进行数据融合，形成待检测金属板的缺陷轮廓图像。由此，能够针对不同缺陷轮廓特征对磁声阵列结构进行优化调整，使得缺陷轮廓成像过程更具有针对性，操作便捷，提高了对实际复杂缺陷轮廓的成像效率。CN106950283ACN106950283A权利要求书1/3页1.一种金属板缺陷轮廓导波成像磁声阵列结构调整方法，其特征在于，包括以下步骤：将N个全向磁声换能器均匀布置在待检测金属板检测区域内，其中，每个全向磁声换能器作为全向发射磁声换能器按照一定顺序激发全向超声导波，并在所述待检测金属板中有超声导波时作为全向接收磁声换能器全向接收缺陷导波散射信号；根据所述缺陷导波散射信号的幅值和走时计算散射点位置，并将所述散射点位置的坐标数据进行三次平滑样条插值形成缺陷轮廓曲线；在平面极坐标系中，通过求解缺陷轮廓曲线插值函数的一阶和二阶导数计算在所述缺陷轮廓曲线上的各个点的曲率；通过所述各个点的曲率与预设的结构调整曲率阈值比较确定磁声阵列调整区域，并根据所述磁声阵列调整区域对所述磁声阵列结构进行调整，再次计算所述缺陷导波散射信号的缺陷轮廓曲线；将两条缺陷轮廓曲线进行数据融合，形成所述待检测金属板的缺陷轮廓图像。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述缺陷导波散射信号的幅值和走时计算散射点位置，并将所述散射点位置的坐标数据进行三次平滑样条插值形成缺陷轮廓曲线，包括：所述缺陷导波散射信号的实测走时为tr，所述缺陷导波散射信号在金属板中的传播速度为v，建立平面极坐标系，所述全向发射磁声换能器的位置为T，所述全向接收磁声换能器的位置为R，计算所述散射点位置的公式为：其中，A为在全向发射磁声换能器T处激发全向超声导波的信号强度，as为超声导波发生散射时信号强度的散射衰减系数，ARS为全向接收磁声换能器位置R处接收到的缺陷导波散射信号强度；对于获得的S个散射点，其中，S为正整数，散射点极坐标位置为Pi(θi，ri)，其中i＝1,2，…，S，将散射点极坐标数据进行三次平滑样条插值，形成缺陷轮廓曲线及函数PC(θj，rj)：PC(θj,rj)＝CSplineI[Pi(θi,ri)]其中，j＝1,2，…，S1，S1为正整数，表示所述缺陷轮廓曲线上的总点数。CSplineI为对散射点极坐标Pi(θi，ri)进行三次平滑样条插值的函数。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在平面极坐标系中，通过求解缺陷轮廓曲线插值函数的一阶和二阶导数计算在所述缺陷轮廓曲线上的各个点的曲率，包括：所述缺陷轮廓曲线上任一点为PCj(θj，rj)，曲率Cj(θj，rj)计算公式为：4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过所述各个点的曲率与预设的结构调2CN106950283A权利要求书2/3页整曲率阈值比较确定磁声阵列调整区域，并根据所述磁声阵列调整区域对所述磁声阵列结构进行调整，包括：所述磁声阵列结构调整区域R(θ)的求解公式为R(θ)＝arg{θj}s.t.Cj(θj)>CTH，其中，CTH为预设结构调整曲率阈值；基于所述磁声阵列结构调整区域R(θ)，在原磁声阵列基本结构的基础上，位于原磁声阵列基本结构调整区域之外的部分，不再布置磁声换能器；对于所述磁声阵列结构调整区域R(θ)，增大磁声阵列调整区域R(θ)内的磁声换能器数量密度，减小相邻磁声换能器间距。5.如权里要求1所述的方法，其特征在于，所述将两条缺陷轮廓曲线进行数据融合，形成所述待检测金属板的缺陷轮廓图像，包括：在平面极坐标系中，再次计算得到的缺陷轮廓曲线及函数为PC(θk，rk)，所述缺陷轮廓曲线上的点表示为PCk(θk，rk)，