[发明专利]一种质点偏振方向控制与扫描检测方法

说明书

本发明公开了一种质点偏振方向控制与扫描检测方法，步骤包括：在介质表面的不同位置分别设置多个换能器，采用相同形式的脉冲信号激励所述换能器，通过不同换能器与预设焦点间的声程差和声波在介质中的传播速度确定换能器激励信号的时间延迟，使不同位置的换能器激励的沿不同方向传播的声波同时到达所述声波预设焦点位置；合成预设焦点处所述沿不同方向传播的声波所具有的多个声波偏振方向得到预设焦点处声波总偏振方向；改变多个换能器在介质表面的位置，和/或改变脉冲激励信号的幅度和/或相位，对预设焦点偏振方向进行控制与扫描检测。

技术领域

本发明涉及超声检测与成像领域，具体涉及一种质点偏振方向控制与扫描检测方法。

背景技术

近年来，超声检测与成像取得了快速发展，相关仪器和设备已应用到超声检测的各个领域。然而，由于声波的偏振特性一种类型的声波(如纵波或横波)只能检测特定类型的缺陷，或只能对介质的特定区域进行检测。使得检测的灵活性、可靠性受到了很大的限制。

声波在固体介质中传播时，存在纵波、横波以及导波等多种不同类型的波，每一种声波都具有不同的传播特性，携带了介质以及缺陷的不同特征，但是由于它们的传播速度不同，因此能量分散，很难集中利用。在之前申请的专利中我们应用时间反转或设计双脉冲声源的方式(ZL201110033779.3；201710434324.X；201710206764.X)实现了对纵波、横波甚至是导波等多种波型的多波聚焦以及利用多波聚焦实现质点偏振方向控制的目的。以上内容都是基于单个声源通过一定的方式使纵波和横波或其它类型的波同时到达预设焦点。本申请专利是基于两个或两个以上声源，将声源放置于不同位置，使不同声源激发的同一类型声波(例如纵波)同时到达预设焦点，以实现多波聚焦和质点偏振方向控制的目的。

发明内容

本发明提供了一种质点偏振方向控制与扫描检测方法，该方法包括下列步骤：

在介质表面的不同位置分别设置多个换能器，采用相同形式的脉冲信号激励所述多个换能器，通过不同位置的换能器与预设焦点间的声程差和声波在介质中的传播速度确定换能器激励信号的时间延迟，使不同位置的换能器激励的沿不同方向传播的声波同时到达所述预设焦点位置；合成预设焦点处所述沿不同方向传播的声波所具有的多个声波偏振方向得到预设焦点处声波总偏振方向；改变多个换能器在介质表面的位置，和/或改变多个换能器激励脉冲信号的幅度和/或相位，对预设焦点偏振方向进行控制与扫描检测。

优选地，多个换能器至少包括第一换能器和第二换能器；其中，分别设置在介质表面不同位置的第一换能器和第二换能器采用相同形式的脉冲信号进行激励，通过第一换能器距预设焦点和第二换能器距预设焦点的声程差和声波在介质中的传播速度确定换能器激励信号的时间延迟，使第一换能器和第二换能器的沿不同方向传播的声波同时到达预设焦点位置；合成第一换能器位于预设焦点处的第一偏振方向与第二换能器位于预设焦点处的第二偏振方向得到第三偏振方向；改变第一换能器和/或第二换能器的位置，和/或改变脉冲信号的幅度和/或相位，对预设焦点处的第三偏振方向进行控制与扫描检测。

优选地，通过分别设置在介质表面不同位置的第一换能器和第二换能器所激励的声波信号同时到达预设焦点的方法包括：

根据第一换能器距预设焦点和第二换能器距预设焦点的声程差Δr以及介质中纵波速度Vp计算出脉冲延时发射时间其中第一换能器距预设焦点的声程大于等于第二换能器距预设焦点的声程，将延时Δt加载于第二换能器上，进而控制所述第一换能器和第二换能器激励的纵波同时到达预设焦点。

优选地，预设焦点处第三偏振方向与垂直方向的夹角其中，F_a为第一偏振方向的幅度，θ_a为第一偏振方向与垂直方向的夹角，F_b为第二偏振方向的幅度，θ_b为第二偏振方向与垂直方向的夹角；θ＝0时表示第三偏振方向沿垂直方向，θ＞0时表示第三偏振方向由垂直方向沿逆时针方向偏转的角度，θ＜0时表示第三偏振方向由垂直方向沿顺时针方向偏转的角度。