[发明专利]用于检测深层结构裂隙的超声测量系统及检测方法

权利要求书

1.一种用于检测深层结构裂隙的超声测量系统，其特征在于，所述超声测量系统包括超声换能器、信号放大器、采集卡、数模转换器、模数转换器和计算模块，其中：

所述计算模块与所述数模转换器的输入端相连，所述数模转换器的输出端与所述信号放大器相连；

所述计算模块还与所述模数转换器的输出端相连，所述模数转换器的输入端与所述采集卡相连，所述采集卡与所述信号放大器相连；

所述信号放大器与所述超声换能器相连。

2.根据权利要求1所述的超声测量系统，其特征在于，所述超声换能器为用于发射超声波和接收超声波的超声波收发器。

3.根据权利要求1或2所述的超声测量系统，其特征在于，所述超声测量系统安置于显微镜内，或者，所述超声测量系统为显微镜。

4.一种用于深层结构裂隙的检测方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1所述的超声测量系统中，所述方法包括：

利用所述超声测量系统的超声换能器向超声波全反射界面发射第一超声脉冲，获取所述第一超声脉冲反射回的第一声波信号，计算所述第一声波信号的功率谱，得到第一功率谱；

利用所述超声测量系统的超声换能器向被测物体的微裂隙上发射第二超声脉冲，获取所述第二超声脉冲反射回的第二声波信号，计算所述第二声波信号的功率谱，得到第二功率谱；

将所述第一功率谱除以所述第二功率谱，得到校准后的功率谱；

在预定低频频段内对所述校准后的功率谱做线性拟合，得到线性拟合对应的斜率值；

根据预先计算得到的斜率值与微裂隙的直径之间的对应关系，获取所述线性拟合对应的斜率值所对应的直径。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取校准后的超声回波功率谱函数，所述超声回波功率谱函数仅与微裂隙的直径参数相关；

将所述超声回波功率谱函数换算成对数坐标，在预定带宽范围内，对进行过对数坐标换算的超声回波功率谱函数进行线性拟合，得到线性拟合后对应的斜率函数，将所述斜率函数记为功率谱斜率函数，所述功率谱斜率函数中直径参数为自变量，功率谱斜率为因变量；

根据所述功率谱函数，计算各个直径所对应的功率谱斜率，得到各个直径与功率谱斜率之间的对应关系。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述获取超声回波功率谱函数，包括：

将超声测量系统的响应函数、发射的超声脉冲以及超声波反射系数函数进行卷积运算，得到超声回波信号函数；对所述超声回波信号函数进行傅里叶变换，得到频域的超声信号函数；

对所述超声信号函数求共轭，得到超声回波信号的功率谱函数；

计算校准信号的功率谱函数；

将所述超声回波信号的功率谱函数除以所述校准信号的功率谱函数，得到校准后的超声回波功率谱函数。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述计算校准信号的功率谱函数，包括：

将超声测量系统的响应函数、标准信号的超声脉冲以及狄拉克函数进行卷积运算，得到校准信号的超声回波信号函数，所述狄拉克函数的自变量包含用于指示全反射面与超声测量系统的超声换能器之间的距离参数；

对所述校准信号的超声回波信号函数进行傅里叶变换后求共轭，得到校准信号的功率谱函数。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述计算各个直径所对应的功率谱斜率，得到各个直径与功率谱斜率之间的对应关系之后，所述方法还包括：

存储各个直径与功率谱斜率之间的对应关系。