[发明专利]基于动态阵元合成孔径聚焦的平板陶瓷膜缺陷超声成像方法

权利要求书

1.一种基于动态阵元合成孔径聚焦的平板陶瓷膜缺陷超声成像方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤(1)：根据平板陶瓷膜进行超声设备的搭建和确定换能器数量；

步骤(2)：改变换能器的位置；

步骤(3)：采用动态阵元合成孔径聚焦的方法进行检测；在非缺陷区域采用单阵元检测模式，在缺陷区域采用多阵元检测模式，基于超声缺陷引起阵元接收能量的差异进而切换单阵元与多阵元的检测模式；

步骤(4)：进行超声检测数据的储存；

步骤(5)：对步骤(4)储存的数据进行运算，进行缺陷点的聚焦成像。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中的确定换能器的数量通过如下公式计算：

其中，N为换能器的数量，L为待检测的平板陶瓷膜的长度，λ为相邻换能器之间距离的一半，D为探头孔径。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(2)中改变换能器位置的周期为：通过阵元发射超声到其他的阵元接收到超声以后为一个周期，在完成一个完整的“发射-接收”周期下，换能器的位置需要进行移动；

每个换能器移动的距离不超过合成孔径的有效长度L，合成孔径的有效长度L为:

其中，D为探头孔径，R为缺陷的深度，μ为阵元间距的一半。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(3)具体为：

步骤(31)：单阵元检测模式：激励第一个阵元发射超声，其他阵元接收以后，再进行第二次的阵元发射，即第二个阵元发射，在等其他阵元接收以后，比较第一次和第二次的接收能量；

步骤(32)：比较第一次和第二次的接收能量是否存在能量差，如果没有能量差时，继续进行单阵元超声检测确定缺陷的位置；

如果存在能量差时，通过比较两次能量差确定缺陷的位置，单阵元检测模式变成多阵元检测模式对缺陷处进行多阵元超声扫描；

步骤(33)：进行多阵元检测时，比较相邻多阵元接收能量，存在能量差时进行单阵元扫描；

步骤(34)：重复步骤(31)-(33)，直至到扫描到合成孔径的有效长度为止。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(31)中激励单阵元发射超声时，第i个阵元延时时间表达式为：

其中，r为发射阵元到缺陷点的距离，θ为发射阵元到缺陷点连线与竖直方向的夹角，θ为0°～90°，l_i为发射阵元与接收阵元的距离，c为波速。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，合成孔径的波束为：

其中，M表示探头扫描的一维位置坐标，其中所述一维位置坐标的x＝[M],y值恒等于零，[M]表示取值为整数，x_i(t-τ_i)表示为第i阵元接收到的信号，τ_i表示为第i阵元延时时间，考虑偏转延时对波束形成简化为：

其中，表示偏转延时，θ为发射阵元到缺陷点连线与竖直方向的夹角，d为阵元的直径。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对步骤(4)储存的数据进行运算，进行缺陷点的聚焦成像具体为：

其中，M表示探头扫描的一维位置坐标，其中一维位置坐标的x＝[M],y值恒等于零，[M]表示取值为整数，t为声波传播时间，c为波速，τ(i,j)为阵元发射超声到缺陷点的延迟时间，R为缺陷的深度。