[发明专利]一种薄板空气耦合超声兰姆波全聚焦成像检测方法

说明书

本发明公开了一种薄板空气耦合超声兰姆波全聚焦成像检测方法。不同于传统的超声阵列信号采集，其只针对单声速介质，空气耦合阵列信号的采集还需要考虑声波在空气中的传播时间。因此，分别采用驻波法和波速法测得空气中的声速c_a和兰姆波在板中的传播速度c_g。采到的空气耦合超声兰姆波阵列信号以N_ti×N_tj×A三维矩阵形式存在，将采集到的空气耦合超声兰姆波阵列信号进行成像网格区域的划分，根据探头布置位置、缺陷位置以及声波传播速度，计算出各个扫查路径的延时时间，按照声波的延时法则，实现信号的延时叠加全聚焦成像。本发明有望将高质量超声全聚焦技术拓展至薄板空气耦合超声兰姆波成像检测，有效提高缺陷检出能力。

技术领域

本发明涉及超声无损检测领域，具体为一种薄板空气耦合超声兰姆波全聚焦成像检测方法。

背景技术

作为一种新型的无损检测技术，非接触式空气耦合超声检测因其具有无需耦合剂、不会造成材料构件的二次污染、可单侧布置传感器进行在役检测等特点，弥补了传统超声检测的不足。再者，由于兰姆波在薄板中传播速度快、传播距离远、对层板中缺陷敏感等特点，结合空气耦合超声检测技术，使之成为当今薄板构件最为广泛的检测手段之一，得到国内外研究学者的高度认可。但由于是利用空气介质耦合，空气与换能器材料声阻抗严重不匹配，使得空气耦合超声换能器接收信号能量弱、脉冲余振长，因此目前空耦超声检测一般不使用自发自收式检测方法。特别是对于大型薄板的在役检测，只能在薄板同侧布置换能器，采用一发一收式空气耦合超声兰姆波检测方法。现有的透射式的一发一收式检测方法，接收到的缺陷回波信号不携带时间信息，只能判断缺陷是否存在，而不能获悉缺陷所在的位置。基于此，本发明提出一种同侧脉冲反射式空气耦合超声兰姆波一发一收式阵列成像方法。

与传统的成像技术相比，全聚焦(Total Focusing Method，TFM)成像技术具有更高的检测信噪比、分辨率和缺陷的检测能力，其依赖于全矩阵(Full Matrix Capture，FMC)数据采集技术。然而，同侧脉冲反射式空气耦合超声兰姆波一发一收式检测方法的被检对象为空气- 薄板构成的双声速介质，而且使用该方法检测时收发探头并不在同一个位置。由于上述状况导致难以准确获取缺陷信号回波时间，因而常规自发自收式TFM成像延时法则不再适用于上述检测方法。为克服以上困难，本发明在分别测定声波在薄板中传播速度和空气中传播速度的基础上，算得不同探头间距、提离高度、倾斜角度下的空耦探头-空气-薄板声波传播路径，然后结合薄板中兰姆波和空气中声波的传播速度，推导出适用于同侧脉冲反射式空气耦合超声兰姆波一发一收式检测的全聚焦延时法则。最后，利用该延时法则进行延时叠加，实现薄板空气耦合超声兰姆波检测的超声全聚焦成像，有效提高缺陷检出能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种薄板空气耦合超声兰姆波全聚焦成像检测方法，以解决现有检测技术中兰姆波回波信号分辨率与信噪比较低的问题，本发明基于全聚焦成像的基本原理，对传统全聚焦方法进行改进，使之适用于薄板空气耦合超声兰姆波的成像检测。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种薄板空气耦合超声兰姆波全聚焦成像检测装置，包括接收探头、发射探头、接收探头高度角度调节装置、发射探头高度角度调节装置、信号接收器、信号发生器、主机；其特征在于，将发射探头和接收探头置于待测薄板上方，待测薄板内部有缺陷，接收探头高度、角度调节装置连接接收探头，接收探头连接信号接收器，信号接收器连接主机，主机连接信号发生器，信号发生器连接发射探头，发射探头高度、角度调节装置连接发射探头。