[发明专利]一种用于超声相控阵成像检测仪的故障诊断方法

说明书

技术领域

本发明涉及超声相控阵成像检测的技术领域，尤其涉及一种用于超声相控阵成像检测仪的故障诊断方法。

背景技术

超声相控阵检测技术是近年发展起来的一种超声无损检测技术，这种技术能提高检测速度和检测信号的信噪比，具有快速、可靠、准确等特点。超声相控阵技术最主要的特点是采用超声阵列发射和阵列接收的方式，通过控制阵列上各个阵元激励信号的延时和幅度，以生成不同形式的电控声场，采用电子调焦手段能很方便地控制声束的形状和方向，实现动态聚焦、扫描和检测。超声相控阵技术的出现提高了线检测精度，同时大大提高了检测速度。

但是基于超声相控阵的成像检测仪由于其自身电路系统和信号连接复杂，使用的相控阵换能器阵元数量也较非超声相控阵检测设备中要多，这就导致超声相控阵成像检测仪出故障的可能性较非超声相控阵检测设备要高。超声相控阵成像检测仪自身的故障会大大影响其的检测精度，尤其是在一些对于检测可信度要求高的场合，对于超声相控阵成像检测仪自身的故障诊断非常有必要。

超声相控阵成像检测仪中换能器是由多个阵元组成，每个阵元都可按照聚焦法则单独发射信号和接收回波信号。为了增强回波信号的幅度以及便于检测被测物体，一般都需要对接收到的多路回波信号进行滤波处理以及延时叠加最后形成合成后波束。如果一个或多个数据通道出现故障，对最后的合成波束产生误差，但是该误差又可能因为故障类型和数量的不确定性而难以估计。因此，在无法对超声相控阵成像检测仪故障进行分析的情况下，对被测物体进行检测得到的数据有效性是难以评估的。

申请号为201010117392.1的中国专利公开了一种利用阵元信号能量变化来识别相控阵换能器阵元故障的方法，但是该方法只是针对相控阵的阵元进行故障检测而非整个相控阵电路系统，同时该方法是利用发射信号遇到缺陷后的反射回波能量进行相控阵换能器阵元的故障识别，当缺陷位置复杂时检测效果不理想。

发明内容

为了解决现有技术中的超声相控阵成像检测仪的上述技术问题，本发明提供一种用于超声相控阵成像检测仪的故障诊断方法，利用该故障诊断方法，能够同时对超声相控阵成像检测仪的发射接收电路、开关芯片、换能器阵元以及硬件连线进行了故障诊断，并且根据检测结果进行自动分析，从而确定并定位故障的具体位置和类型。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于超声相控阵成像检测仪的故障诊断方法，所述的超声相控阵成像检测仪包括：上位机、高压开关芯片、发射控制模块、故障检测模块、发射电路、接收电路和A/D采样模块，其特征在于，该故障诊断方法包括：

步骤1）所述的上位机设置检测时间、幅度阈值以及检测次数，所述的检测时间是界面回波信号可能出现的时间范围，所述的幅度阈值包括发射幅度阈值和接收幅度阈值；

步骤2）所述的发射控制模块产生发射控制信号，控制所述的高压开关芯片本次选通特定数量和位置的换能器阵元被同时激发；

步骤3）所述的发射电路通过高压开关芯片和换能器阵元进行连接，所述的发射电路产生发射信号，该发射信号通过步骤2）中被激发的换能器阵元完成发射；

步骤4）所述的接收电路通过高压开关芯片和换能器阵元进行连接，所述的接收电路接收来自发射电路的发射信号和来自被测物件的界面回波信号；

步骤5）所述的A/D采样模块将界面回波信号进行数字量化，并将数字量化后的界面回波信号送入故障检测模块进行幅度判别；

步骤6）所述的故障检测模块获取当前被激发的换能器阵元位置信息，记录当前被激发的换能器阵元在所述检测时间范围内的发射信号和界面回波信号的最大值和最小值，并通过比较信号峰峰值和幅度阈值来判定当前被激发的换能器阵元所在的发射通道和接收通道的故障情况，更新对应换能器阵元的错误记录表，通知上位机读取所有换能器阵元的错误记录表；

步骤7）上位机通过故障检测模块得到的所有换能器阵元的错误记录表，自动定位故障的类型和位置。

作为上述技术方案的进一步改进，所述的检测时间是根据换能器到被测物体的声程以及A/D采样模块的采样速率进行计算来求得。

作为上述技术方案的进一步改进，所述的幅度阈值由被测物体的经验数据得到，该幅度阈值的范围小于正常的发射信号和界面回波信号的阈值范围。

作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤7）中定位故障的类型和位置的方法包括：

当所述发射电路或接收电路所控制的换能器阵元全部出错，则出错的换能器阵元对应的发射电路或接收电路出现故障；