基于改进多次反射全聚焦成像算法的界面型缺陷检测方法与流程

本发明涉及超声无损检测缺陷定位技术领域，具体涉及一种基于改进多次反射全聚焦成像算法的界面型缺陷检测方法。

背景技术：

粘接结构具有比强度、比模量高，减震性能优越和工艺简单的特点，在工业制造领域等领域中逐渐替代了传统的组合技术。但是，在加工和使用过程中，不可避免在粘结层会出现脱粘、孔洞、微孔隙和强度弱化等缺陷。因此，研究一种高效准确的粘接结构无损检测方法具有很大的现实意义。

近年来，超声相控阵从医学领域逐渐开发应用到无损检测领域，可以通过电子技术控制相控阵换能器阵元激励脉冲的时间和振幅，控制声束的方向和形状，灵活地控制声束焦点，因此相控阵具有更优越的检测配置能力以及更高的检测灵敏度、分辨率以及覆盖率。

2005年，holmes等基于全矩阵数据提出了全聚焦成像算法，并且已经得到验证，全聚焦算法具有识别常规超声检测所不能识别的微小缺陷和复杂结构缺陷的能力。目前，全聚焦成像算法已经应用到了诸多领域并且得到了广泛的认可，如核电站焊接结构和压力管道焊缝的检测。但是目前全聚焦算法大都应用在空间型、面积型的缺陷检测中，针对界面缺陷这一特殊类型，本发明提出了相应的改进方法。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于改进多次反射全聚焦成像算法的界面型缺陷检测方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于改进多次反射全聚焦成像算法的界面型缺陷检测方法，包括以下步骤：

步骤s1:根据界面深度s及接收p次回波所需的时长，设置仪器参数；

步骤s2:采用全矩阵捕获技术对待测工件进行回波捕获；

步骤s3:对待测区域离散的每一个目标成像点采用改进多次反射全聚焦算法进行虚拟聚焦,得到待测区域界面型缺陷检测结果。

进一步的，所述设置仪器参数具体为：假设声波在工件中传播速度为c，探头中阵元到目标成像点(x,z)的最大距离为u，设置仪器接收回波的闸门时间t为：

进一步的，所述步骤s2具体为：

步骤s21:依次激发相控阵探头的每个阵元发射超声波，声波传播到界面时发生反射，开启探头全部阵元的接收功能

步骤s22:重复步骤s21，直至探头中全部阵元都激励发射过超声波；

步骤s23:假设激活孔径共包含n个阵元，最终得到的是一个n×n×t的三维数据矩阵，记m号阵元发射，n号阵元接收到的回波a信号记为amn,其中m＝1,2,…n；n＝1,2,3,…n。

进一步的，所述改进的多次反射全聚焦算法具体为：

步骤s31:根据目标成像点到不同阵元的直接声程计算延迟时间，实现各个发射-接收阵元组合的虚拟聚焦，假设孔径中共有1-5号阵元，当2号阵元发射，3号阵元接收时，直接声程为l0+l1，设一目标成像点q坐标为(x,z)，则延迟时间计算公式为：

其中l0和l1分别为目标成像点到阵元2和阵元3的声程。

则单次回波该点像素值计算公式表示如下：

其中d，b点分别为指向性和扩散校正系数；

步骤s32:假设同时接收2次回波，则第一次回波中的延迟时间计算公式为：

第二次回波中，延迟时间的计算声程为：l2(0)+l3(0)+l0+l1，延迟时间计算公式可表示为：

发射-接收组合时的目标成像点q的声压幅值信息为：

a23[t231(x,z)]+a23[t232(x,z)]

q点的最终像素值为：

步骤s33:遍历成像区域每一个目标成像点，最终得到完整图像。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明提出多次反射全聚焦成像算法，除接收一次回波中的有效信息进行延迟叠加外，考虑检测对象为界面型缺陷，因此同样接收二次、三次等反射波中的有效信息，并将多次回波中的有效信息进行叠加后在与其他发射-接收阵元组合的叠加信息进行虚拟聚焦。由于得到了更多包含界面的信息，脱粘区域的缺陷特征也因此增强，提高了脱粘缺陷的精确度和检出率。

附图说明

图1是本发明一实施例中复合粘接结构脱粘缺陷示意图；

图2是本发明一实施例中全矩阵数据矩阵；

图3是本发明一实施例中全聚焦成像算法和改进的二次反射全聚焦成像算法声束传播路径。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

本发明提供一种基于改进多次反射全聚焦成像算法的界面型缺陷检测方法，检测对象为如图1所示的粘接结构脱粘缺陷，包括以下步骤

步骤s1:根据界面深度s及接收p次回波所需的时长，设置仪器参数：假设声波在工件中传播速度为c，探头中阵元到目标成像点(x,z)的最大距离为u，设置仪器接收回波的闸门时间t为：

步骤s2:采用全矩阵捕获技术对待测工件进行回波捕获；

步骤s21:依次激发相控阵探头的每个阵元发射超声波，声波传播到界面时发生反射，开启探头全部阵元的接收功能

步骤s22:重复步骤s21，直至探头中全部阵元都激励发射过超声波；

步骤s23:假设激活孔径共包含n个阵元，最终得到的是一个n×n×t的三维数据矩阵，记m号阵元发射，n号阵元接收到的回波a信号记为amn,其中m＝1,2,…n；n＝1,2,3,…n，如图2例，得到一个5×5×t三维数据矩阵。

步骤s3:对待测区域离散的每一个目标成像点采用改进多次反射全聚焦算法进行虚拟聚焦,得到待测区域界面型缺陷检测结果。

步骤s31:根据目标成像点到不同阵元的直接声程计算延迟时间，如图3例中，阵元2-3的发射-接收组合中直接声程为l0+l1，假设图3中q点坐标值为(x,z)，则延迟时间计算公式为：

该点像素值计算公式表示如下：

其中d，b点分别为指向性和扩散校正系数；

步骤s32:假设同时接收2次回波，则第一次回波中的延迟时间计算公式为：

第二次回波中，延迟时间的计算声程为：l2(0)+l3(0)+l0+l1，延迟时间计算公式可表示为：

该发射-接收组合得到的目标成像点q的声压幅值信息为：

a23[t231(x,z)]+a23[t232(x,z)]

q点的最终像素值为：

步骤s33:遍历成像区域每一个目标成像点，最终得到完整图像。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。