[发明专利]基于阵列超声信号幅值和相位特征加权的缺陷定性检测方法

权利要求书

1.基于阵列超声信号幅值和相位特征加权的缺陷定性检测方法，采用由相控阵超声检测仪、相控阵超声探头和楔块构成的检测系统，采集包括直接、半跨和全跨模式在内的21种模式波的全矩阵数据；其特征在于，针对待检测区域的每个重建点，同时考虑阵列超声信号中各模式波的幅值和相位特征，分别对21种模式波实施延时叠加处理并筛选最强能量；提取相位信息进行加权成像，给出待测缺陷轮廓特征，从而实现弹性各向异性与各向同性材料中缺陷的定性辨识；所述方法采用下列步骤：

(a)相控阵超声检测参数选择

根据待测样品的材料、形状和尺寸信息，选择相控阵超声探头频率与阵元，以及匹配的楔块；

(b)全矩阵数据采集

连接步骤(a)中选择的相控阵超声探头、楔块和相控阵超声检测仪，采集包含n²个A扫描信号的全矩阵数据，n为相控阵超声探头的阵元数量；

其中，第i个阵元发射并由第j个阵元接收的信号定义为S_ij()，其中，1≤i≤n；1≤j≤n；

(c)重建区域网格划分

将待测样品的重建区网格化，各网格节点均为图像重建点，任意图像重建点P的坐标定义为(a,b)；

(d)模式波延时叠加处理

成像中利用直接模式、半跨模式和全跨模式共计21种具有不同传播路径的模式波；提取信号幅值特征，对于第k种模式波，在P点处的延时叠加成像幅值I_k(a,b)由式(1)给出，其中，1≤k≤21

式中，t_ij-k(a,b)表示第k种模式波下，第i个阵元激励信号传播至点P(a,b)后，被第j个阵元接收所用时间，可根据费马定理计算得到；

从21种模式波的延时叠加成像幅值I_k(a,b)中筛选最强能量，即为P点的重建幅值I_A(a,b)

(e)基于相位特征的加权处理

对于步骤(b)中的全矩阵数据中的每个信号S_ij()，利用欧拉公式进行Hilbert变换，可得相位信息

式中，H()为Hilbert变换，|h|为信号幅值，为信号相角；

利用提取的信号相角，构建第k种模式波在P点处的加权因子C_k(a,b)，如式(4)所示

式中，var为标准差；

随后，结合加权因子，利用式(5)对步骤(d)中的重建幅值I_A(a,b)进行加权，得到该点新的幅值I(a,b)，从而实现噪声抑制；

(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延时叠加和加权处理，得到重建图像；根据图像中缺陷轮廓特征判定其为体积型缺陷还是面积型缺陷，实现定性检测；最后，根据轮廓呈现结果确定缺陷深度，以及面积型缺陷的尺寸和倾斜角度。