[发明专利]一种应用于超声相控阵井壁成像检测的回波信号处理方法

权利要求书

1.一种应用于超声相控阵井壁成像检测的回波信号处理方法，其特征在于，该方法包括：

步骤1)利用超声相控阵接收到的井壁回波信号生成相控波束；

步骤2)对相控波束采用复小波变换算法进行处理，提取获得包络信号；

步骤3)对提取的包络信号进行峰值判断，取包络信号中的最大值作为井壁回波的幅度数据。

2.根据权利要求1所述的应用于超声相控阵井壁成像检测的回波信号处理方法，其特征在于，所述的步骤1)具体包括：

步骤101)利用插值因子对超声相控阵接收到的各路井壁回波信号进行一阶线性插值处理，并按照设定的延时规则对插值处理后的各路信号进行延时补偿；

步骤102)对延时补偿后的多个回波信号进行叠加计算，形成相控波束。

3.根据权利要求2所述的应用于超声相控阵井壁成像检测的回波信号处理方法，其特征在于，所述步骤101)中经一阶线性插值处理的信号表示为：

其中，x(n)和x(n+1)分别表示第n个和第n+1个动态阵元插值前的回波信号，x′(n)表示第n个动态阵元插值后的回波信号，k和l分别是下一周期采样数据和当前采样数据的权重，且k+l等于系统采样精度与延时精度之比；

所述步骤101)中延时补偿的计算公式表示为：

τ_i＝d_i/c

其中，τ_i为第i个阵元的延时，d_i为聚焦点到第i个阵元的声程，c为井下环境中的声速。

4.根据权利要求3所述的应用于超声相控阵井壁成像检测的回波信号处理方法，其特征在于，所述步骤102)中叠加计算后形成的相控波束表示为：

其中，(x,z)为扫描平面内成像点位置坐标，s_i(t)为第i个阵元接收的回波信号。

5.根据权利要求1所述的应用于超声相控阵井壁成像检测的回波信号处理方法，其特征在于，所述的步骤2)具体包括：

步骤201)对相控波束采用复小波变换算法进行处理得到复信号，复小波变换计算公式表示为：

其中，WT_x(a,b)表示对信号x(t)基于参数a与b的小波变换，a和b分别为函数的尺寸及平移因子，φ(t)为小波基函数，t表示时间；根据小波分析的最大匹配原则，选取Morlet复小波作为井壁超声回波信号复小波变换的小波基函数，Morlet复小波函数的数学表达式为：

式中，β为形状控制参数，ω为角频率；

步骤202)对复信号进行求模运算获得包络信号，包络信号的计算公式表示为：

其中，E表示取包络，Re和Im分别表示取实部和取虚部。