[发明专利]通过超声检测并表征非均质材料中的缺陷的方法

说明书

本发明涉及一种通过超声波检测并表征非均质材料中的缺陷的方所述方法包括以下步骤：从抵靠材料放置的超声发射换能器发射超声波，通过相对于所述材料的不同位置处的超声接收换能器获取多个时间信号，所述多个时间信号表示对于超声接收换能器的位置、在材料中传播的声音随着时间而变的幅度，确定表示与接收换能器的不同位置相对应的时间信号的空间平均功率的时间函数，借助所述时间函数对时间信号归一化，以获得归一化的时间信号，以及根据归一化的所述时间信号检测材料的缺陷。

技术领域

本发明涉及对材料的无损检验，并且更确切地涉及通过超声检测并表征非均质材料中的缺陷。

背景技术

超声通常用于实施对材料的无损检验。为此使用位于要检查的材料表面的超声换能器，超声换能器在材料中发射超声波。这些波在材料中传播，并且根据材料的结构被材料反射。换能器接收这些反射波，并且对反射波的分析允许检测材料中可能存在的缺陷。

但是，对于非均质材料，即颗粒大小为超声波在该材料中的波长数量级的多晶材料，超声波被材料结构漫射的现象成为主导现象。因此该漫射可能导致产生结构噪声，即由换能器接收的幅度不可忽视的超声信号，并且所述超声信号具有与由缺陷反射的波的特征相似的特征，因此导致损害检测材料中实际存在的缺陷的能力。

实际上，在结构噪声具有与构成有效信号的缺陷特征(signature)相似的时间或频谱特征的情况下，通过基于小波的投影或去卷积、时域或频域滤波对超声信号进行处理的传统方法被证实是无效的。

专利申请US 2007/0006651 A1描述了一种借助超声波进行无损检验的方法，该方法基于信号所选部分的频谱幅度与参考幅度的比较。该申请提出在不同位置进行测量的可能，并提出使这些测量结合以便获得在空间意义上的平均测量信号。但是，这种方法并不是完全令人满意的，并且信号仍受噪声损害。

发明内容

本发明的目的是提出一种通过超声检测非均质材料中的缺陷的方法，所述方法允许减小损害所获得的数据的结构噪声的影响。

为此，提出一种通过超声检测并表征非均质材料中的缺陷的方法，所述方法包括以下步骤：

-从抵靠材料放置的超声发射换能器发射超声波；

-通过相对于所述材料的不同位置处的超声接收换能器获取多个时间信号，所述多个时间信号表示对于超声接收换能器的位置、在材料中传播的超声波随着时间而变的幅度，

所述方法包括以下步骤：

-确定表示与超声接收换能器的不同位置相对应的时间信号的空间平均功率的时间函数，表示时间信号的空间平均功率的所述时间函数为如下一般公式：

其中α、β、γ不为零，x(z,t)为时间信号，所述时间信号表示对于超声接收换能器的位置z、在材料中传播的声音随着时间而变的幅度，以及m(t)为时间的函数，

-借助所述时间函数对时间信号归一化，以获得归一化的时间信号，

-根据归一化的所述时间信号检测并表征材料的缺陷。

有利地，通过以下以单独或任一可能的技术结合的方式采用的特征来将本发明补充完整：

·m(t)＝0，或者或者m(t)＝median_z{x(z,t)}，以及

·α＝2且γ＝0.5，或者α＝1且γ＝1，以及

·或者或者β＝1，其中N_z是位置的数量，N_z大于2。

-选择m(t)＝0，α＝2，γ＝0.5，所述时间函数是接收换能器的不同位置的时间信号的空间标准差σ(t)，所述位置由所述位置的高度h和所述位置的角度θ定义：