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原文传递一种涡流C扫描成像检测方法

专利名称：	一种涡流C扫描成像检测方法
摘要：	一种涡流C扫描成像检测方法，首先，通过采集缺陷对比试块的阻抗变化波形；对阻抗变化波形的实部和虚部分别进行高通滤波，并对滤波后的实部和虚部分别进行噪声统计，提取出缺陷信号区域；从缺陷信号区域中分离出提离信号；之后，计算滤波后的阻抗变化波形在缺陷信号区域内的阻抗幅度、相位角和阻抗增量，提取出区域融合后在同一缺陷内的阻抗幅度谱的包络图，从而得到校正后的缺陷幅值谱；通过校正后的缺陷幅值谱进行阈值分割，提取初步的涡流C扫描成像图中的缺陷走向，建立不同偏角与缺陷最大幅值的关系曲线；并使用该关系曲线对缺陷走向和初步的涡流C扫描成像图进行幅度校正。能精确判断缺陷位置、长度、方向信息，且缺陷尺寸定量准确率高。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	中国兵器科学研究院宁波分院
发明人：	齐子诚;乔日东;张维国;王晓艳;路英豪;倪培君;郭智敏;郑颖;唐盛明;左欣;李红伟;付康;张荣繁
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-04T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-14T00:00:00+0800
申请号：	CN201910271309.7
公开号：	CN109884182A
代理机构：	宁波诚源专利事务所有限公司
代理人：	袁忠卫
分类号：	G01N27/90(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	315103 浙江省宁波市高新区凌云路199号
主权项：	1.一种涡流C扫描成像检测方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、将一组或多组涡流检测线圈置于缺陷对比试块表面，且使涡流检测线圈与缺陷对比试块的表面贴合；步骤2、对涡流检测线圈施加周期性的且能产生交变电磁场的交变电流，使得缺陷对比试块中产生感应电流反作用于涡流检测线圈，涡流检测线圈测得缺陷对比试块的阻抗变化波形为Z(t)，t表示采样时间，其中，Z(t)为复函数，Z(t)＝x(t)+jy(t)；步骤3、对缺陷对比试块进行涡流C扫描，共扫描W×H个数据点，以固定采样间隔时间T采集涡流检测线圈测得的缺陷对比试块的阻抗变化波形Z(t)，其中，0≤t≤(W×H)T，W表示扫描宽度方向上的采样点数，H表示扫描长度方向上的采样点数；步骤4、对步骤3中的阻抗变化波形Z(t)的实部x(t)和虚部y(t)分别进行高通滤波，分别得到滤波后的实部xhp(t)和虚部yhp(t)，并组成滤波后的阻抗变化波形Zhp(t)，其中，Zhp(t)＝xhp(t)+jyhp(t)；步骤5、对步骤4中滤波后的实部xhp(t)进行噪声统计，计算出第一噪声累积分布函数，并根据第一噪声的置信概率上/下限，计算出第一缺陷信号提取的上/下置信限分割幅值Upx/Lowx，并提取出第一缺陷信号区域tx；步骤6、对步骤4中滤波后的虚部yhp(t)进行噪声统计，计算出第二噪声累积分布函数，并根据第二噪声的置信概率上/下限，计算出第二缺陷信号提取的上/下置信限分割幅值Upy/Lowy，并提取出第二缺陷信号区域ty；步骤7、合并步骤5中的第一缺陷信号区域tx和步骤6中的第二缺陷信号区域ty，得到合并后的缺陷信号区域T1，其中，T1＝tx∪ty，并计算步骤4中滤波后的阻抗变化波形Zhp(t)在合并后的缺陷信号区域T1内的阻抗幅度A(t)和相位角θ(t)，其中，步骤8、假设提离信号的相位角范围为[τ,υ]，计算整个采样周期内除去提离信号后的信号区域tθ，其中，tθ＝θ-1(t)，θ(t)<τ∪θ(t)>υ，θ-1(t)为θ(t)的反函数，0≤t≤(W×H)T；并从合并后的缺陷信号区域T1中分离出提离信号，得到分离后的缺陷区域T2，其中，T2＝T1∩tθ；步骤9、计算阻抗增量谱ΔZhp(t)，并提取出阻抗增量谱ΔZhp(t)中所有阻抗增量大于LowΔZ的区域TZ，将区域TZ和步骤8中分离后的缺陷区域T2进行区域融合，提取出区域融合后在同一缺陷内的阻抗幅度谱的包络图v(t)，并将包络图v(t)代入对应位置的阻抗幅度A(t)中，得到校正后的缺陷幅值谱ψ(t)；步骤10、构建大小为W×H的二维矩阵C，根据扫描路径和时间，将校正后的缺陷幅值谱ψ(t)映射到二维矩阵C中对应的位置处，形成初步的涡流C扫描成像图；步骤11、对校正后的缺陷幅值谱ψ(t)进行阈值分割，确定最佳分割阈值γ；步骤12、利用最佳分割阈值γ提取步骤9中初步的涡流C扫描成像图中的缺陷主干，并根据提取出的缺陷主干计算缺陷走向，获得缺陷走向与扫查路径之间的夹角，记为缺陷偏角，并提取出缺陷对比试块中不同偏角对应的缺陷最大幅度，建立不同偏角与缺陷最大幅值的关系曲线；步骤13、根据不同偏角与缺陷最大幅值的关系曲线对步骤10中初步的涡流C扫描成像图以及步骤12中的缺陷走向进行幅值校正，获得最终的涡流C扫描成像图。 2.根据权利要求1所述的涡流C扫描成像检测方法，其特征在于：所述步骤4中高通滤波的低截止频率大于380Hz。 3.根据权利要求1所述的涡流C扫描成像检测方法，其特征在于：所述步骤5中的具体步骤为：步骤5-1、对滤波后的实部xhp(t)进行噪声统计：设滤波后的实部xhp(t)的数值分布范围为[e,f]，对应的数值分布直方图hx(i)的表达式为：hx(i)＝Mi，其中，i表示滤波后的实部xhp(t)的数值分布对应值，i∈[e,f]，Mi表示滤波后的实部xhp(t)中数值为i的数量；步骤5-2、对滤波后的实部xhp(t)对应的数值分布直方图hx(i)进行高斯拟合，计算出拟合后的高斯曲线函数中对应的数值均值μx和数值标准差σx；步骤5-3、根据步骤5-2中的均值μx和标准差σx，计算出第一噪声累积分布函数F(i)，其中，步骤5-4、设定第一噪声的置信概率上/下限分别为a和b，根据第一噪声的置信概率上/下限a、b，计算出第一缺陷信号提取的上/下置信限分割幅值Upx/Lowx，其中，Upx＝F-1(i)，i>b，F-1(i)为F(i)的反函数；Lowx＝F-1(i)，iUpx}。 4.根据权利要求1所述的涡流C扫描成像检测方法，其特征在于：所述步骤6中的具体步骤为：步骤6-1、对滤波后的虚部yhp(t)进行噪声统计，设滤波后的虚部yhp(t)的数值分布范围为[g,h]，对应的数值分布直方图hy(j)的表达式为：hy(j)＝Nj，其中，j表示滤波后的虚部yhp(t)的数值分布对应值，j∈[g,h]，Nj表示滤波后的虚部yhp(t)中数值为j的数量；步骤6-2、对滤波后的虚部yhp(t)对应的数值分布直方图hy(j)进行高斯拟合，计算出拟合后的高斯曲线函数中对应的数值均值μy和数值标准差σy；步骤6-3、根据步骤6-2中的均值μy和标准差σy，计算出第二噪声累积分布函数G(j)，其中，步骤6-4、设定第二噪声的置信概率上/下限分别为c和d，并根据第二噪声的置信概率上/下限c、d，计算出第二缺陷信号提取的上/下置信限分割幅值Upy/Lowy，其中，Upy＝F-1(j)，j>d，F-1(j)为F(j)的反函数；Lowy＝F-1(j)，jUpy}。 5.根据权利要求1所述的涡流C扫描成像检测方法，其特征在于：所述步骤9中的具体步骤为：步骤9-1、阻抗增量谱ΔZhp(t)的计算公式为：步骤9-2、设定阻抗增量的下限为LowΔZ，提取出所有阻抗增量大于LowΔZ的区域TZ；其中，ΔZhp(t)>LowΔZ，为ΔZhp(t)的反函数；步骤9-3、将步骤9-2中的区域TZ与步骤8中分离后的缺陷区域T2进行融合，得到融合后的区域T′，T′＝T2∪TZ；步骤9-4、对步骤9-3中的融合后的区域T′进行分组，将连通区域归为一组，建立类K＝{k0,k1,..ki..,km}，其中，k0、k1、ki、km分别为区域T′中的不同连通区域；步骤9-5、提取类K中的kj区域对应位置的阻抗幅度A(tj),tj∈kj，并提取kj区域内阻抗幅度A(tj)的所有波峰位置，对相邻波峰之间的数据进行线性插值，形成kj区域内的阻抗幅度谱的包络图V(tj),tj∈kj，其中，tj为每个kj区域内的采样时间，j＝0、1、2...m；步骤9-6、根据类K中每个连通区域内的阻抗幅度谱的包络图V(tj)，形成区域融合后在同一缺陷内的阻抗幅度谱的包络图v(t)；步骤9-7、将幅度谱包络图v(t)代入对应位置的阻抗幅度A(t)中，得到校正后的缺陷幅值谱ψ(t)。 6.根据权利要求1所述的涡流C扫描成像检测方法，其特征在于：所述步骤12中的具体步骤为：步骤12-1、提取初步的涡流C扫描成像图像中在同一缺陷内的位置坐标序列V(x,y)，其中x、y表示初步的涡流C扫描成像图像中对应的二维坐标；步骤12-2、假设涡流检测线圈上涡流场的有效检测范围为(u,v)，依次将位置坐标序列V(x,y)中的每一点作为中心，并提取以位置坐标序列V(x,y)中的每一点为中心的有效检测范围(u,v)内的缺陷坐标序列V′(x,y)；步骤12-3、计算该序列V′(x,y)的倾斜角度，将该倾斜角度作为缺陷走向与扫查路径之间的夹角，记为缺陷偏角；步骤12-4、并提取出缺陷对比试块中不同偏角对应的缺陷最大幅度；步骤12-5、建立不同偏角与缺陷最大幅值的关系曲线。
所属类别：	发明专利