[发明专利]用于使用超声阵列的全矩阵捕获的合成数据采集方法

说明书

一种用于有效实现全矩阵超声波数据捕获的方法，该方法包括步骤：提供超声阵列设备，该超声阵列设备还包括探头；在多个检验地址采集数据；生成多个数据矩阵，每个数据矩阵都反应在地址采集的数据；首先采集每个地址的重构所需的多个数据的子集。在该方法中，在探头从一个采集地址移动到另一个采集地址时，随着探头移动到后续采集地址，逐步填充先前地址的数据矩阵。在特定实施例中，利用使用具有许多元件的阵列的电子扫描代替具有少量元件的探头的物理扫描。

技术领域

本发明一般地涉及数据采集领域，并且尤其涉及一种用于通过采用超声阵列设备实现全矩阵捕获并且处理波形数据的新型并且有效的方法。

背景技术

在超声波测试中，将范围通常在0.1至15MHz之间(偶尔高达50MHz)的中心频率的非常短的超声波脉冲波射入材料中，以检测内部裂纹或者表示材料的特性。该技术通常还用于确定被测试对象的厚度，例如，以监视管壁腐蚀。

通常对钢和其他金属以及合金执行超声波测试，尽管超声波测试也能够用于混泥土、木材和合成物，但是分辨率较低。这是在许多行业中使用的一种形式的无损测试。

接收超声波形的两种基本方法是脉冲回波和一发一收。在脉冲回波模式中，在“声”反射回装置时，换能器执行脉冲波发送和脉冲波接收两者。反射的超声来自诸如对象的后壁的界面或者来自对象内的缺陷处。诊断机通常以其振幅表示该反射的强度而反射的到达时间表示距离的信号的形式显示这些结果。在一发一收模式中，采用单独换能器发射和接收超声。

超声测试有许多好处。这种测试方法提供高穿透力，该高穿透力使得检测位于正分析的零件深处的裂纹。它也是一种允许检测极小的裂纹的高灵敏方式的测试。通常，只需要一个表面可用于超声测试。在确定具有平行表面的零件的内部裂纹的深度和厚度时，与其他无损方法相比，该方法提供更高的准确度。它提供了估计缺陷的尺寸、方位、形状和性质的能力。通常，对操作或者附近的人是安全的，并且对周围的装备和材料没有影响。它还能够是便携式的，并且高度自动化操作。

一种超声测试被称为相控阵列超声。关于这种测试，(各)探头由多个元件(阵列)构成，每个元件(阵列)能够独立发射和/或者接收超声。通过组合来自每个单独元件的发射波，生成合成声波束。通过在元件上施加短时间的延迟并且然后一起起动(fire)元件，可以以任何方式引导和/或聚焦该波束。在模拟方式中，通过跨越各元件施加一组短延迟，并且然后将来自所有元件贡献加在一起，可以将接收阵列设定为对来自特定角度和/或者焦距的进入超声敏感。

对于将相同的阵列探头用作相控阵列超声的检验，超声波信息的矩阵捕获是强有力的技术。然而，该方法是独特的。例如，通过连续起动每个阵列元件并且对于每次起动记录在所有元件处接收的波形，实现矩阵捕获。在给定检验地址获得的采集数据形成波形矩阵，波形矩形的每个波形与一个发射－接收元件对相关联。通过在整个阵列上对于每个发射/接收元件对获取所有数据，在通过对记录的波形应用一组适当短延迟并且然后将所有信号加在一起(例如，利用计算机)采集数据之后的任何时间，能够重构任何角度的虚拟超声波扫描。

认为矩阵捕获与相控阵列以如下方式不同。在相控阵列方法中，在给定的检验地址，在发射和接收相位期间，对所有波形应用一组适当短延迟，并且此时将来自所有阵列元件的波形加在一起。仅存储最终结果。在矩阵捕获方法中，将对应于每个检验地址处的发射与接收元件的每个组合的所有波形存储于数据矩阵中。在后处理的任何后续时间，对存储的波形应用一组适当短延迟，并且将该矩阵中的所有波形加在一起，以有效创建超声的引导和/或者聚焦波束。

然而，已知的矩阵捕获技术具有固有的显著缺陷，即，需要存储大量数据。对于每个扫描地址，必须存储所有发射/接收对的所有波形。