[发明专利]基于费马原理的棒材超声线型阵列成像检测方法

权利要求书

1.一种基于费马原理的棒材超声线型阵列成像检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)利用相控阵线型阵列和用于线型阵列耦合棒材的楔块；所述线型阵列的阵元数量为n、阵元宽度为e、阵元间距为d；并根据实际超声时域参数，设置频率为f的超声脉冲信号；

2)建立小直径棒材的二维周向截面模型，并在模型中设置所述楔块和圆形孔缺陷的直径、位置；

3)依次激发1～n阵元，获得n个A扫描信号，每个A扫描信号时域数据形成一个txt文件，共获得n个txt文件；读取这n个txt文件形成n列数据矩阵A；

4)依据1～n阵元与所述圆形孔缺陷的相对位置，根据费马原理计算1～n阵元激发的超声波到达缺陷位置的最短传播时间，并计算各阵元相对延迟时间，1～n阵元时间延迟形成n行延迟时间矩阵B；

5)将矩阵A中1～n列数据根据矩阵B中1～n行延迟时间数据分别做延迟处理，形成延迟后的数据矩阵C；

6)将矩阵C中从第1列数据开始的每i列数据，即1～i、2～i+1、3～i+2……49～i+48列数据进行叠加，形成n-i+1组具有偏转聚焦效果的A扫描时域信号；

7)将n-i+1组A扫描时域信号，进行Hilbert变换，并根据声束传播的最短传播时间产生的传播路径依次进行排列，形成棒材的B扫描图像，图像中各成像点的幅值极大值位置即为各成像点位置。

2.如权利要求1所述的基于费马原理的棒材超声线型阵列成像检测方法，其特征在于，在所述步骤2)中利用时域有限差分超声模拟WAVE软件建立所述棒材的二维周向截面模型。

3.如权利要求1所述的基于费马原理的棒材超声线型阵列成像检测方法，其特征在于，在所述步骤3)中读取n个阵元产生的n个A扫描信号txt文件形成n列数据矩阵A。

4.如权利要求1所述的基于费马原理的棒材超声线型阵列成像检测方法，其特征在于，所述步骤1)中，所述楔块为Rexolite的聚苯乙烯材料。

5.如权利要求1所述的基于费马原理的棒材超声线型阵列成像检测方法，其特征在于，所述超声波探头信号源为高斯脉冲信号。

6.如权利要求1所述的基于费马原理的棒材超声线型阵列成像检测方法，其特征在于，所述步骤3)中利用电子扫查方式依次激发1～n阵元。

7.如权利要求1所述的基于费马原理的棒材超声线型阵列成像检测方法，其特征在于，所述步骤4)各阵元相对延迟时间中，1和n阵元时间延迟最小，中间阵元时间延迟最大。

8.如权利要求1所述的基于费马原理的棒材超声线型阵列成像检测方法，其特征在于，线型阵列各子阵元发射的超声波到缺陷的最短传播时间T_i利用公式(1)(2)(3)计算获得：

其中，

d为阵元间距

c₁、c₂为介质1、2中的声速。