[发明专利]一种基于Canny算子与超声平面波成像相结合的高分辨缺陷无损检测方法

权利要求书

1.一种基于Canny算子与超声平面波成像相结合的高分辨缺陷无损检测方法，其特征在于，所述高分辨缺陷无损检测方法具体为，

步骤1：利用超声相干向被测工件发射平面波，接收滤除信号中的随机噪声的回波数据；

步骤2：将步骤1的回波数据利用DMAS算法进行全聚焦成像；

步骤3：将步骤2全聚焦成像的成像图，利用Canny算子的缺陷进行边缘检测；

步骤4：基于步骤3的缺陷边缘检测，将得到的缺陷采用逐点聚焦的方式进行精扫；

所述步骤1的利用超声相干向被测工件发射平面波具体为，通过超声相控阵向被测工件发射一组平面波，平面波的偏转角度为α_i：

其中λ为发射的超声波的波长，N为超声相控阵的阵元数目，p为超声相控阵相邻阵元的距离，发射的超声平面波数量为N_t：

其中F为成像系统的F数，一般取值为1～2之间，L表示为一维线性阵列的总长度；

所述步骤1的接收滤除信号中的随机噪声的回波数据具体为，通过发射偏转数量为N_t，偏转角度为α_i的相干平面波得到的回波信号进行成像；对逐次发射的平面波的散射回波数据进行采集，然后利用FIR滤波器对回波数据进行时域滤波，滤除信号中的随机噪声；

所述步骤2利用DMAS算法进行全聚焦成像具体为，得到的散射回波信号对被测工件进行成像，得到被测工件的粗扫图像；包括以下步骤：

步骤2.1：以超声相控阵的几何中心为坐标原点，建立直角坐标系；

步骤2.2：基于步骤2.1的坐标系，确定超声相控阵各阵元中心在坐标系中的位置坐标；

步骤2.3：基于步骤2.2的位置坐标对被测工件的成像平面进行网格划分；

步骤2.4：基于步骤2.3的网格划分确定各个网格中心在坐标系中的位置坐标；

步骤2.5：计算第n次发射的平面波到达坐标为(x_(i,j),y_(i,j),z_(i,j))的网格中心的距离；

步骤2.6：计算中心坐标为的第k个接收阵元与坐标为(x_(i,j),y_(i,j),z_(i,j))的网格中心之间的距离；

步骤2.7：利用各次发射平面波得到的成像平面内网格中心的超声回波信号幅值矩阵进行最终的相关成像；

所述步骤2.5计算第n次发射的平面波到达坐标为(x_(i,j),y_(i,j),z_(i,j))的网格中心的距离d_(n,i,j)：

d_(n,i,j)＝(x_(i,j)sin(α_n)+z_(i,j)cos(α_n)) (3)

利用公式(3)得到对应第n次发射信号的成像平面内网格中心的发射传播距离矩阵D_n：

其中N_x和N_z为在x方向和z方向的网格划分数量；

所述步骤2.6计算中心坐标为(x_k,y_k,z_k)的第k个接收阵元与坐标为(x_(i,j),y_(i,j),z_(i,j))的网格中心之间的距离d₍'_k,i,j)：

利用公式(5)得到对应第k个接收阵元的成像平面内网格中心的接收传播距离矩阵D'_k：

假设被测工件为各向同性介质，则超声体波在被测工件中的传播速度一致，超声体波在被测工件中传播的速度为c，则得到从第n个平面波发射经由成像平面内各个网格中心再被第k个接收阵元接收的传播时间T_(n,k)：

T_(n,k)＝(D_n+D'_k)/c (7)

因为采集得到的超声回波信号为离散信号，所以若要得到任一网格中心位置的超声回波信号强度需要利用线性插值原理，线性插值基本原理有：

求解t时刻脉冲回波信号的幅值，小于t时刻且距离t时刻最近的回波信号的离散采样时刻为t₀，其对应的信号幅值为a(t₀)，大于t时刻且距离t时刻最近的回波信号的离散采样时刻为t₀+Δt，Δt为离散回波信号的采样时间间隔，其对应的信号幅值为a(t₀+Δt)，t时刻脉冲回波信号的幅值是a(t)，则根据线性插值原理计算：