[发明专利]一种基于超声探伤的缺陷检测方法

权利要求书

1.一种基于超声探伤的缺陷检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、超声回波信号获取及同步上传：采用超声波探伤装置(1)对被测对象进行超声波检测，获得被测对象的超声回波信号F(t)，并将所获得的超声回波信号F(t)同步传送至数据处理设备(2)；

其中，t表示时间参数，t_i为超声波探伤装置(1)的第i个采样时刻，f(t_i)为超声波探伤装置(1)的第i个采样时刻采样得到的信号值，i为正整数且i＝1、2、3、…、N_z，N_z为正整数且其为超声回波信号F(t)的信号长度；

步骤二、波峰与波谷确定：采用数据处理设备(2)对步骤一中所述超声回波信号F(t)的所有波峰与所有波谷分别进行确定，并对所确定的每个波峰和每个波谷的采样时刻与信号值分别进行同步记录；

本步骤中，所确定的每个波峰和每个波谷均为所述超声回波信号F(t)的一个极值点；

步骤三、极值点剔除：采用数据处理设备(2)且调用时域极值点剔除模块或频域极值点剔除模块进行极值点剔除，获得剔除后的M'个极值点，并按照各极值点的采样时间先后顺序对M'个所述极值点由前至后进行排列；其中，M'为正整数且其为本步骤中进行极值点剔除后获得的极值点的总数量；

其中，采用数据处理设备(2)且调用时域极值点剔除模块进行极值点剔除时，将步骤二中所确定的所有极值点中信号值的绝对值小于β'的极值点剔除，获得剔除后的M'个极值点；其中，β'＝α'×max|F(t)|，α'为常数且其取值范围为0.1～0.35，max|F(t)|为超声回波信号F(t)中信号值的绝对值最大值；

采用数据处理设备(2)且调用频域极值点剔除模块进行极值点剔除时，将步骤二中所确定的所有极值点中信号值的绝对值小于β的极值点剔除，获得剔除后的M'个极值点；其中，β为预先设定的剔除阈值且β＝α×max|Y(f)|，α为常数且其取值范围为0.25～0.35，Y(f)为超声回波信号F(t)的频谱，max|Y(f)|为超声回波信号F(t)的频谱中幅值的绝对值最大值；

步骤四、信号分割：采用数据处理设备(2)对超声回波信号F(t)进行分割，过程如下：

步骤401、相邻极值点时间间隔确定：采用数据处理设备(2)对步骤三中M'个所述极值点中相邻两个所述极值点的时间间隔分别进行确定，获得M'-1个相邻极值点时间间隔；

M'-1个所述相邻极值点时间间隔中第m'个所述相邻极值点时间间隔记作Δt_m'，Δt_m'为M'个所述极值点中第m'个极值点的采样时刻与第m'+1个极值点的采样时刻的时间间隔；其中，m'为正整数且m'＝1、2、…、M'-2、M'-1；

M'-1个所述相邻极值点时间间隔中除Δt₁之外的M'-2个所述相邻极值点时间间隔均为待判断时间间隔，Δt₁为M'个所述极值点中第1个极值点的采样时刻与第2个极值点的采样时刻的时间间隔；

步骤402、分割点判断及分割点的采样时刻确定：采用数据处理设备(2)由先至后对步骤401中M'-2个所述待判断时间间隔分别进行分割点判断，获得L个待分隔时间间隔；其中，L为整数且L≥0，L为本步骤中所确定的待分隔时间间隔的总数量；每个所述待分隔时间间隔中均存在一个分割点；步骤一中所述超声回波信号F(t)中所存在分割点的数量与所述待分隔时间间隔的数量相同，所述超声回波信号F(t)中所存在分割点的数量与L相同；

M'-2个所述待判断时间间隔的分割点判断方法均相同；对Δt_m'进行分割点判断时，对Δt_m'是否大于c·Δt_m'-1进行判断：当Δt_m'＞c·Δt_m'-1时，判断为Δt_m'为待分隔时间间隔，且Δt_m'上所存在分割点的采样时刻为否则，判断为Δt_m'上不存在分割点；其中，c为常数且c＞2.1；t_总m'为M'个所述极值点中第m'个极值点的采样时刻与第m'+1个极值点的采样时刻之和；

步骤403、信号分割判断：对步骤402中所述的L进行判断：当L＝0时，判断为无需对所述超声回波信号F(t)进行分割，完成信号分割过程；否则，判断为需对所述超声回波信号F(t)进行分割，进入步骤404；

步骤404、分割点排序：采用数据处理设备(2)且按照采样时间先后顺序，将步骤402中所确定的L个所述分割点由前至后进行排序；

步骤405、信号分割：根据步骤404中排序后的L个所述分割点的采样时刻，由前至后将步骤一中所述超声回波信号F(t)分割为L+1个信号段，分割后的每个所述信号段均为一个分割信号；

步骤五、信号分离判断及信号分离：采用数据处理设备(2)对步骤四中获得的所有分割信号分别进行信号分离判断及信号分离，所有分割信号的信号分离判断及信号分离方法均相同；

对任一个所述分割信号进行信号分离判断及信号分离时，过程如下：

步骤B1、极值点获取：采用数据处理设备(2)从步骤三中M'个所述极值点中筛选出该分割信号的所有极值点；

该分割信号记作信号F'(t)，筛选出极值点的总数量记作M”，其中M”为正整数；

步骤B2、极值点排序：采用数据处理设备(2)且按照采样时间先后顺序对步骤B1中筛选出的M”个所述极值点由前至后进行排列；

步骤B3、叠加判断：采用数据处理设备(2)且按照采样时间先后顺序，由前至后对步骤B2中M”个所述极值点中相邻两个所述极值点分别进行叠加判断，并根据叠加判断结果对M”个所述极值点中叠加极值点对的总数量进行确定；

M”个所述极值点中相邻两个所述极值点的叠加判断方法均相同；对M”个所述极值点中第m”个所述极值点与第m”+1个所述极值点进行叠加判断时，采用数据处理设备(2)且调用波峰判断模块或波谷判断模块进行叠加判断；其中，m”为正整数且m”＝1、2、…、M”-2、M”-1；

采用数据处理设备(2)且调用波峰判断模块进行叠加判断时，当第m”个所述极值点与第m”+1个所述极值点均为波峰时，判断为第m”个所述极值点与第m”+1个所述极值点为一个所述叠加极值点对；

采用数据处理设备(2)且调用波谷判断模块进行叠加判断时，当第m”个所述极值点与第m”+1个所述极值点均为波谷时，判断为第m”个所述极值点与第m”+1个所述极值点为一个所述叠加极值点对；

待M”个所述极值点中所有相邻两个所述极值点均完成叠加判断后，获得M”个所述极值点中的所有叠加极值点对，并获得M”个所述极值点中所述叠加极值点对的总数量K'，其中K'为整数且K'≥0；再根据M”个所述极值点中所述叠加极值点对的总数量K'，并按照公式K＝K'+1，对所述超声回波信号F(t)中叠加信号的数量K进行确定；

步骤B4、信号分离判断：根据步骤B3中所述的K'，判断是否需对信号F'(t)进行信号分离：当K'＝0时，判断为无需对信号F'(t)进行信号分离，并将信号F'(t)标记为独立超声回波信号，完成信号F'(t)的信号分离判断及信号分离过程；否则，当K'≥1时，判断为需对信号F'(t)进行信号分离，并进入步骤B5；

步骤B5、信号分离：对信号F'(t)进行迭代分解处理，将信号F'(t)转换为并获得此时的迭代分解最佳原子集合；此时的所述迭代分解最佳原子集合中包含K个最佳匹配原子，为所述迭代分解最佳原子集合中的第z个所述最佳匹配原子；再根据此时所述迭代分解最佳原子集合中的K个所述最佳匹配原子对信号F'(t)进行分离，获得K个分离信号，并将所获得的K个所述分离信号均标记为独立超声回波信号，完成信号F'(t)的信号分离判断及信号分离过程；

K个所述分离信号中第k'个所述分离信号记作F_k'(t)，其中，为此时所述迭代分解最佳原子集合中的k'个所述最佳匹配原子，k'为正整数且k'＝1、2、…、K；表示R^k'-1(t)与的内积；R^k'-1(t)为调用匹配追踪算法模块且利用此时所述迭代分解最佳原子集合中的前k'-1个所述最佳匹配原子对信号F'(t)进行k'-1次迭代分解后的残差量，R⁰(t)＝F'(t)；

其中，R^K(t)为信号F'(t)经过K次迭代分解后的残差量，其中z为正整数且z＝1、2、…、K，a_z为第z次迭代分解后的最佳匹配原子与上一次迭代分解后残差量的展开系数；为第z次迭代分解时找出的最佳匹配原子，为Gabor原子且式中函数ψ(t)为高斯窗函数且r_z为的时频参数，r_z＝(s_z,u_z,v_z,w_z)，s_z为尺度参数，u_z为位移参数，v_z为频率参数，w_z为相位参数；

待步骤四中获得的所有分割信号的信号分离判断及信号分离过程均完成后，获得超声回波信号F(t)中的所有独立超声回波信号；所述超声回波信号F(t)中所有独立超声回波信号的总数量记作N_总；

步骤六、缺陷识别：采用数据处理设备(2)且调用缺陷识别模块，对步骤五中N_总个所述独立超声回波信号分别进行缺陷识别，获得此时被测对象的缺陷检测结果，并将所获得的此时被测对象的缺陷检测结果同步输出；

此时被测对象的缺陷检测结果包括被测对象上所存在缺陷的总数量N_总和识别出的N_总个所述独立超声回波信号的缺陷类型。