[发明专利]一种相控阵接收动态聚焦补偿方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及超声波相控阵无损检测技术领域，尤其涉及一种相控阵接收动态聚焦补偿方法及系统。

背景技术

众所周知，全自动焊接工艺在许多的大型工程建筑项目中得到了广泛的应用，超声波无损检测也逐渐代替射线检测成为了大型焊接施工的主要检测手段。超声波相控阵无损检测是超声波无损检测中常用的检测方式之一。超声波相控阵无损检测涉及相控阵超声成像检测系统，相控阵超声成像检测系统包含了一组换能器单元，换能器单元与相应的通道连接，能实现声波发射（电能转化为声能）和声波接收（声能转化为电能）的功能。工作时，换能器单元发射超声脉冲到被测物体，在各换能器单元具有不同的发射延时的前提下，超声合成声束可以具有不同的角度和聚焦在不同深度，遇到被测物体内不同的结构或者组织，超声能量部分反射，换能器单元接收回波数据转换为回波数据电信号。因为焦点回波数据到达各换能器单元的时间不同，接收的回波数据电信号需在相应通道内再进行一次数据延时。延时处理后，各换能器单元接收的回波数据电信号在波束合成器内可叠加出线扫描信号。相控阵超声成像检测系统的相控效果（声束的偏转和聚焦效果）是由各阵元通道的发射和接收时延实现的。发射和接收时延影响系统的焦点的控制，进而影响到系统的空间分辨力。相控阵超声发射和接收声束形成算法的基本原理是互为逆过程。在进行相控发射时，根据焦点空间位置的不同，需要给不同阵元单元设置不同的延时法则，各阵元单元的探头按预先设置的延时法则进行顺序激励，各个阵元单元发射的波束在聚焦区域内相干叠加，得到合成聚焦波束；在接收回波信号时，如果聚焦区域存在缺陷或者裂痕，超声波束会发生反射，各阵元单元将接收到的回波信号按照与发射相同的延时法则进行信号延时叠加，最终得到过焦点的回波线扫信号。不过，因为超声波相控阵无损检测在一次收发过程中只有一个发射聚焦点和一个接收聚焦点，一般采用固定延时补偿后进行叠加的处理方式，如果缺陷位置不在聚焦深度上，各个换能器单元接收的回波数据不能在缺陷深度同相位叠加，叠加出现相位差，成像会失真，且相控阵超声成像在离聚焦点深度越远，成像失真越严重，缺陷成像越不清晰。

发明内容

本发明的目的在于提出一种相控阵接收动态聚焦补偿方法及系统，能够动态地补偿在不同深度聚焦的回波数据的延时，补偿后在各个深度的成像失真减小，图像质量提高，并且在折射的条件下也可以满足所有深度聚焦补偿要求。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，提供一种相控阵接收动态聚焦补偿方法，包括：

接收超声波相控阵无损检测系统中各阵元单元对应的回波数据，其中，所述阵元单元包括其他单元和基准单元，

根据其他单元和基准单元分别对应的回波数据的传播时间之差，对各回波数据插入初始聚焦延迟，

获得启动补偿延迟，从启动补偿延迟对应长度数据后的回波数据开始，在预设位置对插入初始聚焦延迟的回波数据插入单位时间延迟，获得动态聚焦补偿后的回波数据，其中，所述单位时间延迟为采样周期T，

对动态聚焦补偿后的回波数据进行数据叠加。

其中，所述根据其他单元和基准单元分别对应的回波数据的传播时间之差，对各回波数据插入初始聚焦延迟，包括：

根据超声波相控阵无损检测系统中探头斜楔的楔块参数、探头参数和聚焦参数，获得阵元单元n到采样点x的声波传播时间t_nx，（1，N），N为总阵元单元数；

定义阵元单元n=1的阵元单元1为基准单元，阵元单元n=n’的阵元单元n’为其他单元，n’（2，N）；t_1x为基准单元1到采样点x的声波传播时间，t_n’x为其他单元n’到采样点x的声波传播时间；根据t_n’x和t_1x的差值对每个阵元单元的采样点对应的回波数据插入初始聚焦延迟。

其中，所述初始聚焦延迟T_nI=t_max-（t_nx-t_1x），其中，t_max为t_nx中的最大值。

其中，所述启动补偿延迟T_BC=2×t_1x/T，其中，定义阵元单元n=1的阵元单元1为基准单元，T为采样周期，t_1x为基准单元1到采样点x的声波传播时间。

其中，所述预设位置的确定，包括：