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专利名称：基于多晶探头的超声检测缺陷信息采集方法
技术领域：
本发明涉及一种基于多晶探头的超声检测缺陷信息采集方法。
背景技术：
超声波检测的缺陷定量评定方法是无损检测专业人士和应用物理学家不断努力攻克的一个难题。尽管很多文献对缺陷评定技术和方法进行了探讨，如无损检测定量评定会议期刊，但是迄今为止，仍未见到定量评定超声缺陷显示的技术和方法。超声波检测的缺陷定量评定方法需要精确测量缺陷显示的位置和几何形状，以利于进一步判断缺陷类型 (裂纹、夹杂、未融合等)和形状(取向、尺寸)。超声检测得到的缺陷数据，对于评估运行期间的系统失效风险和计算设备剩余寿命，至关重要。为了精确测量缺陷显示的位置和几何形状，常采用可实现远距离高分辨率的大孔径聚焦探头。这些种大孔径聚焦探头的性能可通过常规小探头的合成孔径技术来实现，即合成孔径聚焦技术。超声检测合成孔径聚焦技术，可将较小的超声探头在大范围内的声束参数集中起来，从而达到大口径聚焦探头的性能。当采用单晶探头对工件进行扫查时，若A扫信号采样间距小于半波长，那么扫查长度即为合成孔径的尺寸，采用合成孔径聚焦技术时A扫数据就能用来重构缺陷反射体。合成孔径的长度取决于探头发射声场的发散和反射体的特性。当采用单晶探头对点状反射体进行扫查时，可得到最大的合成孔径，进而实现最佳的分辨率。然而，这种最佳的分辨率仅能在单晶探头对点状缺陷的扫查中取得。对于平面反射体(如裂纹、未融合等)，由于探头发射声场与平面反射体反射声场的叠加，可用于生成反射体合成孔径的信号就非常有限；因此，面状缺陷高分辨率的合成声场仅能在近场区实现，而无法在远场区实现。图1说明了点状缺陷合成孔径聚焦技术的重构过程；而图2则揭示了平面反射体合成孔径在远场区无法实现的原因，即在反射体表面没有交叉超声信号可用于信号重构。

发明内容
本发明目的是提供一种分辨率较高且可实现面状缺陷信息采集方法。为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为一种基于多晶探头的超声检测缺陷信息采集方法，它采用具有N个晶片的超声探头对被测对象进行扫查，多个所述的晶片均勻排列，每个所述的晶片具有发射和接收功能，在扫查过程中，控制各晶片的发射和接收状态，以得到探头采样的数据矩阵，通过该数据矩阵以重构缺陷的特征。对上述技术方案所进一步变换和解释如下
在扫查过程中，将每个所述的晶片用于发射，依次向被测对象发射超声波，所有的晶片都作为接收晶片接收反射超声信号，以形成所述数据矩阵。也可以在扫查过程中，设定其中一个晶片作为发射晶片，当该晶片向被测对象发射超声波时，所有的晶片都作为接收晶片接收超声信号，以形成所述数据矩阵。优化地，所述超声探头的N个晶片按照线性排列形成线性阵列。
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改变两晶片的合成孔径以获得稀疏数据矩阵，所述的合成孔径定义为两晶片中心之间的距离。所述的改变探头的孔径包括在阵列孔径一定的前提下减少晶片的个数或者在晶片尺寸一定的前提下改变阵列孔径的大小。由于采用上述技术方案，本发明具有以下优点本发明采用阵列晶片扫查时，形成一个晶片发射多个晶片接收的方式，也即在反射体表面上任意一个点，有多个的测量信息以供该点的重构，最终合成并得到整个反射体重构信息，从而提高了分辨率及灵敏度。


附图1为合成孔径聚焦测量及图像重构的原理； 附图2为单晶探头对平面反射体扫查及重构示意图； 附图3为本发明多晶探头扫查原理附图4为本发明检测试样平面示意附图5为本发明采用全部晶片发射全部晶片接收时的信息矩阵构成附图6为本发明采用晶片间隔为3时一个晶片发射全部晶片接收时的信息矩阵构
成附图7为本发明采用晶片间隔为6时一个晶片发射全部晶片接收时的信息矩阵构成图。
具体实施例方式下面结合附图，对本发明优选的具体实施例进行说明
如图3所示，本发明缺陷信息采集方法，其采用多晶探头，即探头由多个晶片均勻分布排列。每个晶片具有接收和发射功能。本实施例中，多个晶片排成一列，从而形成线性排列。该探头可形成合成孔径，平面反射体图像可通过包含反射体信息的矩阵被重构， 对于平面反射体的灵敏度，该扫查方式比大孔径的单晶探头大得多。该探头所采集的信息可以用一个信息数据矩阵A表示，如下表1。Au表示相控阵中的i晶片发射时，j晶片接收到的超声信号。表1
权利要求
1.一种基于多晶探头的超声检测缺陷信息采集方法，其特征在于它采用具有N个晶片的超声探头对被测对象进行扫查，多个所述的晶片均勻排列，每个所述的晶片具有发射和接收功能，在扫查过程中，控制各晶片的发射和接收状态，以得到探头采样的数据矩阵， 通过该数据矩阵以重构缺陷的特征。
2.根据权利要求1所述的基于多晶探头的超声检测缺陷信息采集方法，其特征在于 在扫查过程中，将每个所述的晶片用于发射，依次向被测对象发射超声波，所有的晶片都作为接收晶片接收反射超声信号，以形成所述数据矩阵。
3.根据权利要求2所述的基于多晶探头的超声检测缺陷信息采集方法，其特征在于 在扫查过程中，设定其中一个晶片作为发射晶片，当该晶片向被测对象发射超声波时，所有的晶片都作为接收晶片接收超声信号，以形成所述数据矩阵。
4.根据权利要求3所述的基于多晶探头的超声检测缺陷信息采集方法，其特征在于 所述超声探头的N个晶片按照线性排列形成线性阵列。
5.根据权利要求4所述的基于多晶探头的超声检测缺陷信息采集方法，其特征在于 改变两晶片的合成孔径以获得稀疏数据矩阵，所述的合成孔径定义为两晶片中心之间的距罔。
6.根据权利要求5所述的基于多晶探头的超声检测缺陷信息采集方法，其特征在于 所述的改变探头的孔径包括在阵列孔径一定的前提下减少晶片的个数或者在晶片尺寸一定的前提下改变阵列孔径的大小。
全文摘要
一种基于多晶探头的超声检测缺陷信息采集方法，它采用具有N个晶片的超声探头对被测对象进行扫查，多个所述的晶片均匀排列，每个所述的晶片具有发射和接收功能，在扫查过程中，控制各晶片的发射和接收状态，以得到探头采样的数据矩阵，通过该数据矩阵以重构缺陷的特征。本发明采用阵列晶片扫查时，形成一个晶片发射多个晶片接收的方式，也即在反射体表面上任意一个点，有多个的测量信息以供该点的重构，最终合成并得到整个反射体重构信息，从而提高了分辨率及灵敏度。
文档编号G01N29/14GK102221579SQ20111009475
公开日2011年10月19日 申请日期2011年4月15日 优先权日2011年4月15日
发明者刘金宏, 单洪彬, 吕天明, 李明, 肖学柱, 袁书现, 陈怀东 申请人:中国广东核电集团有限公司, 中广核检测技术有限公司, 苏州热工研究院有限公司