[发明专利]一种基于散射场信息的超声兰姆波层析成像方法

说明书

本发明提供一种基于散射场信息的超声兰姆波层析成像方法，涉及超声波无损检测领域，所述方法包括步骤1：获取待测试件缺陷的散射场数据；步骤2：基于散射场数据，利用缺陷重构算法重构待测试件缺陷的形状和大小。本发明利用超声兰姆波与待测试件缺陷相互作用产生散射场数据，基于散射场数据，使用衍射层析投影定理重构缺陷的形状和大小。

技术领域

本发明涉及超声波无损检测领域，尤其涉及一种基于散射场信息的超声兰姆波层析成像方法。

背景技术

超声波无损检测技术的检测能力强，常用来检测待测试件内部的缺陷，可以检测到几米深的金属内部，因此广泛应用于无损检测技术中。现有的超声波检测首先是使超声波入射待测试件，超声波与待测试件相互作用产生反射波、透射波以及散射波；然后对反射波、透射波以及散射波进行研究分析；最终基于研究分析结果达到对待测试件缺陷宏观检测的目的。

纵波检测和横波检测是超声波无损检测中两种常用方法，但这两种方法对于薄板的探伤都很困难。超声波入射到薄板时，经过薄板上下面的反射，传播一定距离后，超声波已不再是入射时简单的横波或者纵波，而变成了一种新的超声波形式即超声兰姆波(Lambwave)，超声兰姆波跟其他超声波一样在传播过程实际上就是能量传递过程，当入射波在介质中传播遇到孔洞、夹杂等障碍物时，入射波能量的传递将会受到不同程度的阻碍产生散射波，散射波将会有选择地向各个方向传播，在散射波的远场信息中包含有散射体自身的一些特征信息，如缺陷的位置、形状、尺寸、方位等，因而超声兰姆波散射的远场信息是研究超声兰姆波问题的基础。

通过散射波的远场位移模式和散射截面来描述超声兰姆波散射的远场特性。其中，散射波的远场位移模式是指散射波的位移场中与散射体有关的部分在远场时的一种渐近表达式，它携带了散射体的各种信息。因此，通过研究超声兰姆波遇到不同缺陷时散射场的特性，进而定性定量的重构出缺陷，对于地质勘测和探矿、震害研究、水下探测和目标识别、无损检测及探伤等领域有重要意义。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于散射场信息的超声兰姆波层析成像方法，利用超声兰姆波与待测试件缺陷相互作用产生散射场数据，基于散射场数据，使用衍射层析投影定理重构缺陷的形状和大小。

本发明提供一种基于散射场信息的超声兰姆波层析成像方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：获取待测试件缺陷的散射场数据；

步骤2：基于散射场数据，利用缺陷重构算法重构待测试件缺陷的形状和大小。

进一步的，获取待测试件缺陷的散射场数据的步骤为：

步骤1.1：确定待测试件缺陷的超声兰姆波入射角度，在360°范围内，沿着入射角度入射待测试件，进行衍射投影；

步骤1.2：利用圆环形结构数据接收模型接收各个方向的散射场数据。

进一步的，衍射投影的个数为8。

进一步的，利用缺陷重构算法重构待测试件缺陷的形状和大小的步骤为：

步骤2.1：对散射场数据进行一维傅立叶变换，得到不同入射角度下待测试件缺陷的二维傅立叶变换域在各圆弧上分布的傅立叶值；

步骤2.2：对于圆弧上分布的傅立叶值进行二维傅立叶反变换，利用衍射层析投影定理重构待测试件缺陷的形状和大小。

进一步的，待测试件缺陷的形状包括圆形、正方形、十字形、椭圆形、矩形、以及跑道形。

进一步的，待测试件圆形缺陷的超声兰姆波入射角度为0°，正方形缺陷、十字形缺陷的超声兰姆波入射角度为0～45°，椭圆形缺陷、矩形缺陷、跑道形缺陷的超声兰姆波入射角度为0～90°。