[发明专利]一种基于双自发自收相控阵探头的未知缺陷轮廓重建方法

权利要求书

1.基于双自发自收相控阵探头的未知缺陷轮廓重建方法，其特征在于，采用由相控阵超声检测仪、两个相控阵探头和匹配楔块构成的检测系统，从待检测区域两侧分别采集全矩阵信号；针对各重建点，从两组全矩阵信号中分别选取具有最大声程的全跨模式进行不同模式波的扩散校正；最后实施延时叠加处理，并复合两侧具有最强响应的模式波，从而实现先验未知缺陷的轮廓重建与定量检测；所述方法采用下列步骤：

(a)检测参数确定

针对待测样品的材料、形状和尺寸信息，选择一对中心频率和阵元完全相同的相控阵探头，以及一对完全相同的角度楔块；

(b)两组全矩阵信号采集

连接步骤(a)中选择的相控阵探头、角度楔块和相控阵超声检测仪，其中两个相控阵探头相向对称放置于待检测区域正上方；当两个相控阵探头阵元数量均为n个时，共采集两组包含n2个A扫描信号的全矩阵信号，并将左侧相控阵探头第i个阵元发射且由第j个阵元接收的信号定义为L_ij()，右侧相控阵探头第i个阵元发射且由第j个阵元接收的信号定义为R_ij()，其中，1≤i≤n，1≤j≤n；

(c)重建区域网格划分

将待检测区域进行网格化，各网格节点定义为图像重建点，任意重建点P的坐标为(a,b)；

(d)模式波扩散校正

以待检测区域左侧的相控阵探头为例，在发射阵元i、接收阵元j和重建点P确定时，共产生包括3种直接、8种半跨和10种全跨模式在内的21种不同模式波；选择具有最长声程的全跨模式波作为基准，利用式(1)给出扩散校正系数c_ij-p(a,b)

c_ij-p(a,b)＝D_ij(a,b)/D_ij-p(a,b) (1)

式中，D_ij-p(a,b)表示P点处第p种模式波对应声程，D_ij(a,b)表示全跨模式波对应声程，其中，1≤p≤21；

在此基础上，对21种模式波分别进行扩散校正，得到校正后的信号CL_ij()

CL_ij(t_ij-p(a,b))＝c_ij-p(a,b)·L_ij(t_ij-p(a,b)) (2)

式中，t_ij-p(a,b)为第i个阵元激励的第p种模式波传播至点P后，并被第j个阵元接收所用时间；

同理，可得到右侧相控阵探头的校正信号CR_ij()；

(e)延时叠加和复合成像

对扩散校正后的两组全矩阵信号分别实施延时叠加处理；对于第p种模式波，左右两个相控阵探头在P点处的成像幅值I_L-p(a,b)和I_R-p(a,b)分别由式(3)和式(4)给出

随后，从不同模式波对应的I_L-p(a,b)和I_R-p(a,b)中选取最强响应，即可得到P点的重建幅值I(a,b)

(f)缺陷定性和定量检测

重复步骤(d)-(e)过程，对重建区域逐点进行模式波扩散校正、延时叠加和复合成像，从而获得未知缺陷的轮廓重建图像并进行定性识别；最后，利用-6dB法对缺陷进行深度、尺寸与倾斜角度定量。