[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

说明书

本发明公开了一种基于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。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。本发明用以解决被测工件缺陷无损检测速度慢、检测精度低的问题，从而提高工业生产中的质量控制。

技术领域

本发明属于缺陷无损检测技术，主要涉及一种基于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。

背景技术

在不损伤物质材料性能的基础上，对复杂几何形状的材料进行微小缺陷的检测是一个非常困难的问题。尤其对于金属材料的无损检测更是极为重要的质量控制技术手段，以GH4169合金为例，其广泛应用于航空发动机涡轮盘、压气机鼓筒、机匣等关键部件中，对于这些关键部件即使存在微小缺陷和疲劳损伤都可能导致灾难性的后果，因此对其进行高精度的无损检测至关重要。超声波检测因其具有成本低、检测快速、对物质材料性能无损等优点是所有无损检测方法中应用最广泛的检测方法之一，特别是在航空、船舶、核工业等工业领域中，更是不可缺少的检测手段。随着工业检测中对检测可靠性要求的不断提高，对超声波检测也要求其检测速度更快、检测精度更高、对缺陷的描述更准确，因此如何在无损检测方面提高超声的上述性能的技术越来越受到重视，并且成为研究热点。

现有技术中利用激光进行激励，在检测材料中激发超声波信号，由于激发出的超声信号能量有限，所以检测深度有限，如果增大检测深度，则要增大激光的激励能量，可能造成被测工件的烧蚀效应。

现有技术中需要预先获得目标工件的基准数据，因此不具有通用性，同时该方法仅能检测损伤是否存在以及损伤的大概位置，无法对损伤进行精确表征。

发明内容

本发明提供一种基于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，用以解决被测工件缺陷无损检测速度慢、检测精度低的问题，从而提高工业生产中的质量控制。

本发明通过以下技术方案实现：

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，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。

进一步的，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：

α_i＝arcsin(nλ/Np)≈nλ/Np(n＝-N_t/2,...N_t/2-1) (1)

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:

N_t＝L/λF (2)

其中F为成像系统的F数，一般取值为1～2之间；

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。