金属板实际复杂缺陷磁声阵列导波散射成像方法.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CN106525975A(43)申请公布日2017.03.22(21)申请号201610952378.0(22)申请日2016.11.02(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(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代理人张大威(51)Int.Cl.G01N29/06(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图4页(54)发明名称金属板实际复杂缺陷磁声阵列导波散射成像方法(57)摘要本发明提出一种金属板实际复杂缺陷磁声阵列导波散射成像方法，包括：采用可控发射方向EMAT作为激励换能器，采用全向EMAT作为接收换能器；每个可控发射方向EMAT都按预设的发射角度范围和角度步长激发导波，全向接收EMAT在每次有导波激发时都接收导波信号；利用导波信号走时筛选出构成散射组的发射EMAT和接收EMAT；根据散射组间距、发射角度和导波信号走时求解散射点位置和散射边方向；将得到的所有散射点按照各自的散射边方向进行曲线拟合，形成实际复杂缺陷的清晰轮廓图像。本发明能够对金属板的实际复杂缺陷进行高精度成像，对散射点位置和散射边方向的求解准确、运算速度快，对实际复杂缺陷的成像效率高。CN106525975ACN106525975A权利要求书1/2页1.一种金属板实际复杂缺陷磁声阵列导波散射成像方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：选取N个可控发射方向EMAT作为激励换能器，选取M个全向接收EMAT作为接收换能器，其中，N、M为正整数，可控发射方向EMAT的发射角度范围为θ1～θ2，角度步长为θs，发射角度总数目为L＝(θ2-θ1)/θs+1；S2：选择第n个可控发射方向EMAT作为本次检测的激励换能器Tn，其中，n＝1,2，…，N；S3：获取所述第n个可控发射方向EMAT的发射角度θl，并将所述第n个可控发射方向EMAT沿所述发射角度θl在待测金属板中激发超声导波，其中，l＝1,2，…，L；S4：从M个全向接收EMAT中选取所有接收到金属板中的超声导波信号的M1个全向接收EMAT，表示为Rm1，其中，m1＝1,2，…，M1，逐个判断Rm1与所述第n个可控发射方向EMAT是否构成散射组(Tn，Rm1)，如果是，则执行步骤S5，否则，执行步骤S7；S5：对于所述散射组(Tn，Rm1)，根据Tn和Rm1的间距、发射角度和接收到导波信号的走时求解散射点的位置P；S6：根据所述散射点的位置P和散射组(Tn，Rm1)的位置，确定导波传播和散射路径，并求解散射边方向；S7：判断是否已经沿所有的发射角度θl都进行了导波激发和接收，如果是，则执行步骤S8，否则，发射角度变为θl+1，并返回所述步骤S3；S8：判断是否所有的可控发射方向EMAT都已进行了超声导波的激发，如果是，则执行步骤S9，否则，将可控发射方向EMAT变为Tn+1，并返回所述步骤S2；S9：将得到的所有散射点按照各自的散射边方向进行曲线拟合，得到实际复杂缺陷的清晰轮廓图像。2.根据权利要求1所述的金属板实际复杂缺陷磁声阵列导波散射成像方法，其特征在于，所述可控发射方向EMAT由多个同心的开口金属圆环、用于调节发射角度方向的镶嵌金属导体的旋转滑块组成。3.根据权利要求1所述的金属板实际复杂缺陷磁声阵列导波散射成像方法，其特征在于，所述全向接收EMAT采用饼型圆周密绕线圈作为接收线圈。4.根据权利要求1所述的金属板实际复杂缺陷磁声阵列导波散射成像方法，其特征在于，N个可控发射方向EMAT和M个全向接收EMAT以圆形阵列形式均匀布置在待测金属板检测区域周围，并满足M＝K*N，其中，N、M、K为正整数。5.根据权利要求4所述的金属板实际复杂缺陷磁声阵列导波散射成像方法，其特征在于，相邻两个可控发射方向EMAT间的全向接收EMAT数量相同。6.根据权利要求1所述的金属板实际复杂缺陷磁声阵列导波散射成像方法，其特征在于，所述步骤S4进一步包括：根据超声导波的走时判断接收到导波信号的所有M1个全向接收EMAT与所述第n个可控发射方向EMAT是否构成散射组，具体为：获取超声导波从Tn到Rm1的实测走时tr，超声导波在金属板中的传播速度v，建立平面直角坐标系，得到可控发射方向EMAT的位置T，全向接收EMAT的位置R，并计算超声导波沿直线直接从位置T传播到位置R所用的理论时间ts为：2CN106525975A权利要求书2/2页其中，为平面直角坐标系中位置T到位置R的向量长度；如果tr>ts，则判断Rm1与Tn构成散射组，否则，判断Rm1与Tn不构成散射组。7.根据权利要求6所述的金属板实际复杂缺陷磁声阵列导波散射成像方法，其特征在于，所述步骤S5进一步包括：对于散射