基于全向磁声换能器导波散射成像方法和装置.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CN106872576A(43)申请公布日2017.06.20(21)申请号201710076689.X(22)申请日2017.02.13(71)申请人清华大学地址100084北京市海淀区清华园(72)发明人黄松岭赵伟张宇王珅董甲瑞王哲(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)G01N29/04(2006.01)G01N29/44(2006.01)权利要求书3页说明书12页附图5页(54)发明名称基于全向磁声换能器导波散射成像方法和装置(57)摘要本发明提出一种基于全向磁声换能器导波散射成像方法和装置，其中，方法包括：从均匀布置在待检测金属板检测区域内的N个全向磁声换能器中选择第n个全向磁声换能器激发全向超声导波，将剩下的N-1个全向磁声换能器作为全向接收磁声换能器全向接收超声导波信号，并计算全向接收超声导波信号的走时和信号强度，判断激励磁声换能器和全向接收磁声换能器构成散射组时计算散射点位置，判断散射点位置位于预设的散射区域内时将散射点位置确定为有效散射点，重复上述过程至N个全向磁声换能器都进行过激发全向超声导波，将全部有效散射点进行曲线拟合得到待检测金属板的缺陷轮廓成像。由此，能够对金属板的实际复杂缺陷进行高精度轮廓成像，操作便捷，效率高。CN106872576ACN106872576A权利要求书1/3页1.一种基于全向磁声换能器导波散射成像方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，从均匀布置在待检测金属板检测区域内的N个全向磁声换能器中选择第n个全向磁声换能器作为激励磁声换能器激发全向超声导波，其中，N为正整数；S2，从所述N个全向磁声换能器中选择m个全向磁声换能器作为全向接收磁声换能器全向接收超声导波信号，并计算所述全向接收超声导波信号的走时和信号强度，其中，m为正整数且小于或者等于N；S3，判断所述激励磁声换能器和所述全向接收磁声换能器是否构成散射组，若是，则根据所述全向接收超声导波信号的走时和信号强度、所述散射组的位置计算散射点位置；S4，判断所述散射点位置是否位于预设的散射区域内，若是，将所述散射点位置确定为有效散射点；S5，重复执行所述步骤S1和步骤S4，直至所述N个全向磁声换能器都进行过激发全向超声导波，将获取的全部所述有效散射点进行曲线拟合得到所述待检测金属板的缺陷轮廓成像。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述全向接收超声导波信号的信号强度AR的公式为，其中，所述全向接收超声导波信号为x(l)，其中l＝1,2，…，L，L为所述全向接收超声导波信号总数据点数。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断所述激励磁声换能器和所述全向接收磁声换能器是否构成散射组，包括：所述全向接收超声导波信号的走时为tr，所述全向接收超声导波信号的传播速度为v，建立平面直角坐标系，所述激励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，所述全向接收超声导波信号沿直线从位置T传播到位置R所用的理论时间ts为：其中，为平面直角坐标系中位置T到位置R的向量长度，若tr>ts，则确定所述激励磁声换能器和所述全向接收磁声换能器构成散射组。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述全向接收超声导波信号的走时和信号强度、所述散射组的位置计算散射点位置的公式为：和其中，所述激励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，所述散射点位置的位置为P，为平面直角坐标系中位置T到位置P的向量长度，为平面直角坐标系中位置P到位置R的向量长度，ARS为在位置R接收到的散射波信号强度，A为所述激发全向超声导波的信号强度，as为所述全向接收超声导波信号散射时信号强度的散射衰减系数，以及ARD为在位置R接收到的直来波信号强度。2CN106872576A权利要求书2/3页5.如权利要求1所述的方法，所述判断所述散射点位置是否位于预设的散射区域内，包括：获取所述激发全向超声导波理论衰减幅值为根据所述激发全向超声导波理论衰减幅值计算导波透射强度比较阈值为AHi∈Nδ(β*AThi)＝(β*AThi-δ,β*AThi+δ)，其中，β为导波模拟透射系数，Nδ(β*AThi)为以β*AThi为中心、以δ为半径的邻域；获取全向接收超声导波信号散射时信号强度的散射衰减系数为计算数量K为K＝Count(i)s.t.(ARi<AHi)，其中，Count(i)为对i进行计数的函数；根据计算K个的所述全向接收磁声换能器的位置和所述激励磁声换能器的位置得到预设的散射区域，以及判断所述散射点位置是否位于预设的散射区域内。6.如权利要求1所述的方法，所述曲线拟合的公式为：其中，S