[发明专利]一种基于自动扫描的非线性超声成像检测方法

权利要求书

1.一种基于自动扫描的非线性超声成像检测方法，其特征是，

1）非线性超声单元

非线性超声单元包括超声自动扫描检测设备、发射换能器（1）、接收换能器（2）、超声单元（3）、前置处理器（4），

发射换能器（1）和接收换能器（2）采用超声喷水式脉冲换能器，两个换能器分别安装在超声自动扫描检测设备中的扫描机构（9）中的两换能器安装座上，发射换能器（1）和接收换能器(2)在超声自动扫描检测设备中的扫描机构(9)控制下，实现对被检测零件的非线性超声自动扫描，发射换能器（1）和接收换能器（2）的频率根据被检测零件的材料声学特性、检测灵敏度要求进行选择，发射换能器（1）与接收换能器（2）的频率配对使用，发射换能器（1）通过高频屏蔽线缆与超声单元（3）的信号输出端连接，接收换能器（2）通过高频屏蔽线缆与前置处理器（4）的信号输入端连接；

超声单元（3）提供宽带窄脉冲激励信号，激励发射换能器（1）产生超声脉冲信号，通过耦合介质传播到被检测零件中，超声单元（3）的激励信号带宽100MHz，幅值至少覆盖200V～400V，超声单元（3）安装在超声自动扫描检测设备上；

前置处理器（4）通过高频信号电缆与超声自动扫描检测设备中的信号处理单元（5）进行信号连接，前置处理器（4）为宽带窄脉冲放大电路，前置增益10dB～30dB，信号带宽100MHz；

2）非线性超声检测信号获取

通过发射换能器（1）与接收换能器（2）获取非线性超声检测信号：

以发射换能器（1）在被检测零件中形成的入射超声脉冲信号沿被检测零件厚度方向传播，则发射换能器（1）在被检测零件中形成的超声脉冲信号，

接收换能器（2），获取来自被检测零件中所形成的超声脉冲信号，

然后通过前置处理器（4）利用超声自动扫描检测设备中的信号处理单元（5），进行数字化处理，将接收换能器（2）所提取的谐波信号转换为数字信号，送到超声自动扫描检测设备中的控制与成像计算机（6）内存，用于后续的非线性超声成像；

3）非线性超声成像

①成像位置数据构建

超声自动扫描检测设备控制发射换能器（1）和接收换能器（2）对被检测零件（10）进行自动扫描，超声自动扫描检测设备中的信号处理单元（5）的数字化处理后的谐波信号，按照扫描检测点位置矩阵序列方式，存储在超声自动扫描检测设备中的控制与成像计算机（6）内存中，检测点位置矩阵中由R个扫描行、每行C个检测点构成R×C的检测点位置矩阵P，以此为序，存储谐波信号数据，形成成像位置数据矩阵Q，从而建立位置矩阵P与成像位置数据矩阵Q之间的一一对应关系，进行非线性超声自动扫描成像数据的管理；

②成像显示

根据构建的成像位置数据矩阵Q，按照选定的颜色/灰度码的调制方式，利用超声自动扫描检测设备中的控制与成像计算机（6），通过扫描成像将成像位置数据矩阵Q，转换为超声自动扫描检测设备中的成像显示单元（7）可接受的显示颜色/灰度，从而实现对被检测零件（10）的非线性超声成像；

自动扫描的非线性超声成像检测的步骤是，

①确定自动扫描方式

根据被检测零件的材料、结构和检测要求，选择超声自动扫描检测设备，确定发射换能器（1）与接收换能器（2）的安装位置和摆角，

②零件装卡

将被检测零件（10）安装在所选择超声自动扫描检测设备的检测工位，检查无误后，接通电源，开启检测设备，并进入非线性超声自动扫描成像检测窗口，

③参数设置

控制程序加载与自检；设置扫描速度、步进、扫描范围扫描参数；设置采样频率，信号闸门检测参数及谐波系数，

④扫描成像

a）判断是否开始自动扫描，如果不进入自动扫描，则等待扫描，否则执行下一步；

b）开始行扫描；

c）获取当前行扫描中检测位置点j的位置信号和谐波信号；

d）谐波信号转化为成像数据；

e）成像数据缓存；

f）判断当前行是否结束，如未结束，重复执行步骤c）到e）；如果已结束，当前行成像数据保存到成像位置数据矩阵Q中对应的行位置，并显示当前扫描行图像；

g）判断零件扫描是否完成，如未完成，扫描步进后，重复步骤b）到f）；如果已完成零件扫描，结束扫描，进入图像分析。