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原文传递基于合成孔径聚焦与模式转换波的超声TOFD盲区抑制方法

专利名称：	基于合成孔径聚焦与模式转换波的超声TOFD盲区抑制方法
摘要：	一种基于合成孔径聚焦与模式转换波的超声TOFD盲区抑制方法，属于无损检测技术领域。该方法采用由超声探伤仪、TOFD探头、倾斜有机玻璃楔块和扫查装置组成的TOFD检测系统，沿待测工件表面实施扫查与图像采集，获得不同扫查位置处的A扫描信号集合。根据费马定理求解各位置处的模式转换波最短传播声时，并对所有A扫描信号进行时间延迟和幅值叠加处理，通过逐点聚焦实现TOFD扫查图像重建，削弱横向冗余信号，改善成像质量。利用重建图像中模式转换波显示深度与缺陷端点深度之间的相关性，计算盲区范围内缺陷的端点深度。与现有的模式转换波方法相比，该方法能够在抑制TOFD盲区的同时，提高缺陷定量精度，具有较高的工程应用和推广价值。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	辽宁;21
申请人：	大连理工大学
发明人：	金士杰;林莉;孙旭
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-23T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-17T00:00:00+0800
申请号：	CN201910669559.6
公开号：	CN110243945A
代理机构：	大连星海专利事务所有限公司
代理人：	花向阳;杨翠翠
分类号：	G01N29/06(2006.01);G;G01;G01N;G01N29
申请人地址：	116024 辽宁省大连市高新园区凌工路2号
主权项：	1.一种基于合成孔径聚焦与模式转换波的超声TOFD盲区抑制方法，针对TOFD盲区内缺陷扫查图像中模式转换波存在横向冗余信号的问题，结合合成孔径聚焦技术对模式转换波实施逐点聚焦成像，并利用重建图像中模式转换波显示深度与缺陷端点深度的相关性，实现TOFD盲区内缺陷的深度定量；其特征在于，所述方法采用如下步骤： (a)TOFD检测参数确定根据待测工件的材料、几何尺寸及检测范围选取TOFD检测参数，包括TOFD探头频率、楔块斜楔角、探头中心间距、检测增益、采样频率、电子扫查步进； (b)扫查数据采集采用步骤(a)中确定的TOFD检测参数，控制TOFD探头沿工件表面进行扫查，扫查步长为ΔS，步进次数为N-1，共获得N个A扫描信号构成的数据集； (c)坐标系建立及被检测区域网格划分以待测工件表面为X轴，扫查方向为X轴正向，工件深度方向为Y轴正向建立坐标系，并设扫查开始时发射探头声束出射点位置为坐标原点；将被检区域划分为矩形网格，各网格节点作为图像重建点；任意图像重建点的横、纵坐标分别定义为x和y； (d)模式转换波延迟时间计算设TOFD探头中心间距为2S，发射探头的声束出射点到任意图像重建点(x,y)的距离为L1，该图像重建点到接收探头的距离为L2；根据TOFD探头中心间距与图像重建点(x,y)的几何关系可知，当进行到第k次步进时，0≤k≤N-1，L1和L2分别为根据费马定理知，声波沿传播时间最短的路径传播；设cL和cS分别为纵波和横波声速，则第k次步进时，TOFD探头入射纵波在图像重建点产生的散射横波，即模式转换波的传播时间tk为：进一步地，定义tk中的最小值为tmin，0≤k≤N-1，则模式转换波传播时间相对于tmin的时间延迟dtk为： dtk＝tk-tmin (4) (e)合成孔径聚焦图像重建针对图像重建点x,y，对不同扫查位置处采集的A扫描信号施加时间延迟dtk并进行信号叠加处理，得到该点的信号幅值I(x,y)为：式中，fk()为第k次步进时的探头接收信号，t为时间；对被检区域内每个网格点重复上述过程，得到合成孔径聚焦后的重建图像，图中模式转换波的横向冗余信号得到削弱； (f)TOFD盲区内缺陷端点深度定量设待测工件内部缺陷位于TOFD盲区内，其端点深度为d；从重建图像中读取两侧模式转换波幅值最高点间距L，以及幅值最高点显示深度d′，则利用式(6)反演得到缺陷端点深度d；
所属类别：	发明专利