[发明专利]金属板缺陷轮廓导波成像磁声阵列结构调整方法和装置

说明书

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。

技术领域

本发明涉及无损检测技术领域，尤其涉及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。

背景技术

通常，在金属板构件检测工程中，大多只能判断缺陷的有无并确定其位置。另外，通过获得金属板构件缺陷的尺寸乃至轮廓形状等定量化的信息作为评价金属板结构健康状况、指导其维修和维护工作的重要依据。

随着对金属板构件安全的要求日益严格，对金属板构件的检测已不能满足于常规的判断缺陷有无及获得缺陷当量尺寸层面，缺陷定量描述必须向缺陷轮廓形状描述、缺陷高精度成像、缺陷检测结果可视化方向发展。

相关技术中，超声导波具有衰减小、传播距离远、声场100％覆盖构件厚度、易于调节导波模态等特点，采用全向磁声换能器从多角度对换能器阵列所包围区域进行导波检测，能够为缺陷的高精度成像提供更为丰富、准确的缺陷信息。

然而，当导波遇到缺陷发生较强程度的散射时，散射的影响和作用占主导地位，散射作用会使传统导波成像方法重建的缺陷图像中产生较多赝像，造成检测盲区，严重影响了金属材料结构件的缺陷定位及成像精度。此外，特定规则形状的传感器阵列几何结构与实际缺陷多种多样的散射特征间存在严重不匹配，特定的传感器阵列几何结构只对特定散射特征的缺陷具有最佳匹配度和灵敏度，实际缺陷形状及其散射特征多种多样，传统特定几何结构的阵列检测方法无法对各种散射特征的缺陷都保持较高的灵敏度，因此对实际缺陷的成像检测精度十分受限。

目前，用于检测的阵列结构相对固定和规则，对换能器阵列结构与缺陷成像精度间关系的研究不足，尚未有对换能器阵列几何拓扑结构进行动态调整和性能最优化的研究。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于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，该方法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，以及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，提高了对实际复杂缺陷轮廓的成像效率。

本发明的第二个目的在于提出一种金属板缺陷轮廓导波成像磁声阵列结构调整装置。

为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种金属板缺陷轮廓导波成像磁声阵列结构调整方法，包括：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。