[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

说明书

本发明涉及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，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。本发明的方法在进行相控波束形成后，采用复小波变换法对井壁回波信号进行包络提取，该方法能够通过选用与井壁回波信号中心频率相同的复小波基函数，更为精确地提取所需频率的信号，以获得更为平滑、稳定的井壁回波包络信号，使得井壁幅度数据的提取更为准确，从而有效地提高检测系统的信噪比，增强图像对比度，获得更好的井壁成像效果。

技术领域

本发明涉及超声成像检测技术领域，具体涉及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。

背景技术

超声井壁成像检测技术主要利用井壁或套管壁反射回波提取的幅度信息，识别多种类型的缺陷(裂缝和孔洞等)，最终以回波幅度图的形式清晰直观地显示井壁的状况。超声相控阵井壁成像检测技术，相较于传统超声井壁成像技术具有避免探头旋转、聚焦点可调等优点，近年来得到了广泛的关注。然而，由于超声信号的非平稳特性，超声相控阵的聚焦特性和井壁回波信号容易受到井下复杂环境的影响，使得井壁回波信号信噪比低，从而造成成像结果的准确性较差。

超声回波信号处理方法是影响最终井壁检测系统成像质量好坏的重要因素之一，超声相控阵井壁回波信号处理主要包括两方面：1)将多路接收到的回波信号进行延时补偿并叠加合成，即实现相控波束形成过程；2)对合成后的回波进行包络提取，在包络信号的基础上提取井壁幅度数据，用于最终的成像显示。目前最常用的井壁回波包络提取方法是采用希尔伯特变换法。该方法简单实用，在信号规律性、周期性及频率特性较强的情况下，采用希尔伯特变换法获取的信号包络清晰、光滑、没有畸变，不需要作进一步的拟合处理。但是，该方法的一个弊端是它会将回波信号中的高次谐波也一同提取出来，产生不光滑的毛刺，降低井壁幅度数据提取的稳定性和准确性，使得最终的井壁成像结果中出现误检的情况，降低超声相控阵井壁成像检测的可靠性。

由上述内容可知，对于超声相控阵井壁成像检测，需要进一步改进井壁超声回波的信号处理方法，以保证超声相控阵井壁成像检测的可靠性，减小井壁成像结果中由于幅度数据提取不准确而造成的误检情况。

发明内容

本发明的目的在于，为解决由于井下复杂环境造成的超声相控阵井壁回波信号信噪比低、成像检测效果差的技术问题，本发明针对超声相控阵井壁成像检测，提出一种井壁超声回波信号处理方法。利用该方法对回波信号进行信号处理，能够获得更为平滑、稳定的井壁回波包络信号，使得井壁幅度数据的提取更为准确，从而有效地提高检测系统的信噪比，增强图像对比度，获得更好的井壁成像显示效果。

为解决上述问题，本发明提供的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，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。

作为上述技术方案的进一步改进，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。

作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤101)中经一阶线性插值处理的信号表示为：