[发明专利]一种金属增材制造非均质组织的阵列超声聚焦成像修正方法

权利要求书

1.一种金属增材制造非均质组织的阵列超声聚焦成像修正方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1.构建非均质介质的空间结构模型，具体为：沿着增材制件试样的打印生长方向截取一定长度样品，利用电子背散射衍射技术获得晶粒取向分布图，设定晶粒取向相近的区域为均质区域，作为一层均质层，测量每一层的层厚d、晶粒倾斜角度α_i，i＝1,2…N，N为总层数，构建由层厚和每层晶粒倾斜角度构成的空间结构模型；

步骤S2.测量横观各向同性结构的弹性常数：利用X射线衍射标定法测量增材制件试样的横观各向同性的5个弹性常数C₁₁、C₁₂、C₁₃、C₃₃和C₄₄，构成弹性矩阵C；

步骤S3.绘制不同声束传播角度的慢度曲线图，具体为：基于克里斯托弗方程，构建横观各向同性材料的声束传播角度θ与传播速度v的定量关系v＝f(θ,α_i,C)，并绘制相邻均质层的慢度曲线图；

步骤S4.设定阵列超声的第一阵元位置超声入射的初始角度，具体为：以第一阵元激励点P和聚焦点F连线与激励点法线的夹角作为初始入射角度；

步骤S5.顺向计算焦平面的声线终止点F'，具体为：设定激励位置超声入射的初始角度，再根据初始入射角度、晶粒倾斜角度、慢度曲线图，依次确定穿过空间结构模型中每一均质层的声速c_si和折射声线的传播路径L_si，直到到达聚焦点F所在的深度，并计算声线终止点坐标F'，超声传播时间t_s＝∑L_si/c_si；

步骤S6.反向计算激励位置平面的声线终止点P'，具体为：根据互易原则，以F'点和F点的中点作为发射点，按照S5方法，依次计算反向传播过程中的声速c_Ri和折射声线的传播路径L_Ri，以及激励平面上的声线终止点P'，反向超声传播时间t_R＝∑L_Ri/c_Ri，得到超声传播总时间t'＝t_R+t_s；

步骤S7.循环计算得到激励点与聚焦点之间的声传播总时间t_j'＝t_R+t_s，j表示计算次数，j大于或等于2，具体为：以激励点P和P'的中点作为发射点，循环步骤S5和步骤S6，直到相邻两次循环的超声传播总时间变化Δt'＝t_j′-t_j-1′小于阈值t₀'为止，将此时的时间t_j'作为第一阵元位置相对于聚焦点F的总传播时间t₁；

步骤S8.计算阵列超声时间延迟矩阵，具体为：重复S4-S7步骤，依次计算阵列超声所有M个激励阵元的相对于聚焦点F的总传播时间，并减去第一阵元的总传播时间t₁，得到时间延迟矩阵Δt＝[0,t₂-t₁,t₃-t₁,…,t_M-t₁]；

步骤S9.根据时间延迟矩阵对超声信号叠加获得修正聚焦成像，具体为：依次对所有激励阵元的信号S(m,t),m＝1,2…M，按照延迟矩阵进行平移和叠加，获得修正聚焦点的信号m表示激励阵元序号。

2.根据权利要求1所述金属增材制造非均质组织的阵列超声聚焦成像修正方法，其特征在于：步骤S4中，所述阵列超声的具体的激励和接收形式为激光超声阵列或压电超声阵列，阵列的排布形式为一维阵列或二维阵列。

3.根据权利要求1所述金属增材制造非均质组织的阵列超声聚焦成像修正方法，其特征在于：步骤S1中，所述均质层的层厚d具体为熔池熔合线界定厚度。

4.根据权利要求1所述金属增材制造非均质组织的阵列超声聚焦成像修正方法，其特征在于：步骤S1中，所述均质层的层厚d小于或者等于增材制件试样的打印层厚。