[发明专利]一种基于改进的动态深度聚焦的相控阵超声检测方法

权利要求书

1.一种基于改进的动态深度聚焦的相控阵超声检测方法，其特征在于：包括以下几个步骤：

步骤一、相控阵超声发射和接收步骤：

设置相控阵探伤仪，进行相控阵线形电子扫描，设置一次发射/接收超声波所选取的阵元个数和线形电子扫描的步进值，同时设置相控阵直探头发射超声波聚焦位置为被检测工件下表面，相控阵直探头接收超声回波信号方式为动态深度聚焦方式，通过上述设置，相控阵探伤仪将相控阵直探头中相邻的多个阵元成为一个发射阵列孔径，对每个阵列孔径中的所有阵元进行控制，阵列孔径中的各个阵元按照相控阵探伤仪计算的延迟时间值发射超声波，同时，该阵列孔径中的各个阵元均接收超声回波信号，按照相控阵探伤仪计算的动态深度聚焦时各聚焦深度位置的延迟时间值，对这些超声回波信号进行动态深度聚焦处理合并为一束超声信号，为该阵列孔径的超声合成信号，依次控制各个阵列孔径发射和接收超声波，获得各个阵列孔径的超声合成信号；

步骤二、缺陷判别步骤：

对步骤一中各阵列孔径获得的超声合成信号中的数据通过亮度或颜色来表征，得到被检测工件的B型显示图，由于B型显示图中包含有被检测工件上下表面的反射回波的信息，因此从B型图中可确定出缺陷的二维位置信息；

步骤三、延迟时间计算步骤：

根据步骤二中初步判别的缺陷位置信息，选定距离该缺陷位置最近的一个阵列孔径，根据该阵列孔径中的各个阵元在步骤一中所接收的超声回波信号，提取该缺陷位置的回波信息，根据该阵列孔径中各个阵元接收相同缺陷反射的超声回波信号具有相关性的原理，利用互相关法计算超声波从该缺陷位置到达该阵列孔径中各个阵元的时间差值；

步骤四、回波信号后处理步骤：

根据步骤三中获得的所选定距离缺陷最近的阵列孔经中各个阵元的延迟时间，调整步骤一中设置的动态深度聚焦时的各聚焦深度位置，使所选定的阵列孔径中各阵元所接收的超声回波信号聚焦到缺陷位置，通过对所选定的阵列孔径中各阵元接收的超声回波信号进行重新合成处理，形成该阵列孔径新的超声合成信号；

步骤五、B型图重构步骤：

将步骤四中所选定的阵列孔径所形成的新的超声合成信号替代步骤一中该阵列孔径获得的超声合成信号，并重新绘制B型图用于缺陷识别。

2.根据权利要求1所述的一种基于改进的动态深度聚焦的相控阵超声检测方法，其特征在于：步骤三中利用互相关法计算超声波从该缺陷位置到达该阵列孔径中各个阵元的时间差值具体为：

（1）选取距离该缺陷位置最近的一个阵列孔径，以该阵列孔径中距离该缺陷最近的一个阵元在步骤一中所接收的超声回波信号的数据作为参考信号x(n)(n=0,1,2…N-1)，取该阵列孔径中的其它任一阵元在步骤一中所接收的超声回波信号的数据作为被测信号y(n)(n=0,1,2…N-1)，n表示序列中的位置，N为步骤一中各阵元接收超声回波信号的采集点数，对于厚度为h，纵波声速为c的被检测工件，当相控阵超声探伤仪的采样频率为M时，N＝(2h/c)*M；

（2）设置循环相关运算的循环周期长度为L，L≥2N-1，将参考信号x(n)(n=0,1,2…N-1)和被测信号y(n)(n=0,1,2…N-1)分别补零至长度为L；对补零后的参考信号x(n)(n=0,1,2…L-1)和补零后的被测信号y(n)(n=0,1,2…L-1)进行快速傅里叶变换得到X(k)(k=0,1,2…L-1)和Y(k)(k=0,1,2…L-1)，其中X(k)表示补零后的参考信号x(n)从时域信号做快速傅里叶变换后变为频域信号的序列，Y(k)表示补零后的被测信号y(n)从时域信号做快速傅里叶变换后变为频域信号的序列，k表示傅里叶变换后X(k)和Y(k)序列中的位置；

（3）对X(k)做共轭运算，将共轭运算结果与Y(k)作复数相乘，复数相乘后的结果为互相关函数R(k)，再对R(k)作快速傅里叶反变换，提取其实部R(τ)，则R(k)取最大值时所对应的实部R(τ)中的τ为所要求的参考信号和被测信号的时间差值；

（4）分别依次将该阵列孔径中的其它阵元在步骤一中所接收超声回波信号的数据作为被测信号进行（1）～（3）步的计算，求得该阵列孔径中各个阵元相对于参考信号的时间差值，所获得的这些时间差值为所选定阵列孔径中各个阵元接收缺陷反射回波信号的延迟时间。

3.根据权利要求1所述的一种基于改进的动态深度聚焦的相控阵超声检测方法，其特征在于：所述的步骤一中线形电子扫描的步进值为1个阵元。