CN102866209B - 一种自适应超声波相控阵检测装置系统误差的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应超声波相控阵检测装置系统误差的方法。本发明方法包括首先对超声波相控阵检测装置进行校准，设置超声波相控阵检测装置，然后使用超声波相控阵检测装置进行多次采样，并保存每次采样得到的数据，对多次检测结果进行分析，利用多次采集求平均值的方法，提取由于超声波相控阵检测装置系统误差带来的平均回波信号，采用二维小波算法对进行一层小波分解，去除中的高频成分，得到，最后对工件进行检测得到回波信号，在中减去得到，

Description

一种自适应超声波相控阵检测装置系统误差的方法

技术领域

本发明涉及超声波相控阵无损检测领域，尤其涉及一种自适应超声波相控阵检测装置系统误差的方法。 

背景技术

超声波相控阵无损检测技术是一项令人瞩目的现代无损检测技术，具有极大的应用前景。在超声波相控阵探头最主要的部件之一是超声波相控阵换能器，该换能器由一组相对独立的晶片组成，每个晶片都能独立的发射超声波波束。根据不同的延时规则，超声波波束相互叠加形成不同的波阵面，实现不同的聚焦法则。实际检测中，需要在探头的下方安装楔块，以达到使用远场区超声波进行检测并使超声波束发生一定角度偏转的目的。为了使检测结果更加精确，对超声波相控阵探头和所用楔块的参数要求十分严格。然而，实际检测中很多参数不可能十分理想，比如相控阵换能器各晶片的参数不会完全一致，所用楔块也不可避免的存在一定的表面粗糙度，这些系统本身存在的误差，导致在楔块还没有接触被检工件时，超声波相控阵检测装置已经检测到了很多的回波信号，有时这些信号十分强烈，严重时甚至会干扰检测人员对缺陷回波的识别。 

发明内容

本发明的目的是改善现有技术的不足，提供一种自适应超声波相控阵检测装置系统误差的方法。 

一种自适应超声波相控阵检测装置系统误差的方法步骤如下： 

步骤一：在超声波相控阵检测装置主机上安装探头和楔块，对超声波相控阵检测装置进行声速校准、楔块延时校准、灵敏度校准及编码器校准；

步骤二：设置超声波相控阵检测装置的延时规则、聚焦法则、增益、抑制、起始、范围、声速、电压、平均、标尺、工件厚度、工件材料、检测模式、聚焦深度、探头类型、探头阵元数、探头频率及波束类型；

步骤三：在楔块尚未接触被检工件前，使用超声波相控阵检测装置进行多次采样，并保存每次采样得到的数据；

步骤四：对多次检测结果进行分析，利用多次采集求平均值的方法，提取由于超声波相控阵检测装置系统误差带来的平均回波信号 ，表达式如下：

式中，为单次检测中测试到的回波信号，x、y分别为回波信号在x方向和y方向的坐标，N为检测次数。

步骤五：采用二维小波算法对进行一层小波分解，去除中的高频成分，二维小波函数族的表达式如下： 

式中，是二维小波函数的母小波函数，是由母小波函数平移和缩放构成的二维小波函数族，a为尺度因子，、为平移因子，通过对母小波函数平移与尺度缩放，使二维小波函数与分析对象在每一时刻逼近，采用sym4小波函数作为母小波函数。 设经过一层小波分解之后变为。

步骤六：对工件进行检测得到回波信号，在中减去得到，为去除超声波相控阵检测装置系统误差之后的实际被检工件产生的回波信号，达到自适应超声波相控阵检测装置系统误差的目的。 

有益效果：本发明结合相控超声波成像技术，去除超声波相控阵检测装置实际检测图像中由于系统误差产生的回波信号，有利于检测人员对缺陷信号的判别、提高检出率。 

具体实施方式

一种自适应超声波相控阵检测装置系统误差的方法包括以下步骤： 

步骤一：在超声波相控阵检测装置主机上安装探头和楔块，对超声波相控阵检测装置进行声速校准、楔块延时校准、灵敏度校准及编码器校准。

步骤二：设置超声波相控阵检测装置的延时规则、聚焦法则、增益、抑制、起始、范围、声速、电压、平均、标尺、工件厚度、工件材料、检测模式、聚焦深度、探头类型、探头阵元数、探头频率及波束类型； 

步骤三：在楔块尚未接触被检工件前，使用超声波相控阵检测装置进行多次采样，并保存每次采样得到的数据；

步骤四：对多次检测结果进行分析，利用多次采集求平均值的方法，提取由于超声波相控阵检测装置系统误差带来的平均回波信号，表达式如下：

式中， 为单次检测中测试到的回波信号，x、y分别为回波信号在x方向和y方向的坐标，N为检测次数；

步骤五：采用二维小波算法对进行一层小波分解，去除中的高频成分，二维小波函数族的表达式如下：

式中，是二维小波函数的母小波函数，是由母小波函数平移和缩放构成的二维小波函数族，a为尺度因子，、为平移因子，通过对母小波函数平移与尺度缩放，使二维小波函数与分析对象在每一时刻逼近，采用sym4小波函数作为母小波函数。 设经过一层小波分解之后变为；

步骤六：对工件进行检测得到回波信号，在中减去得到，为去除超声波相控阵检测装置系统误差之后的实际被检工件产生的回波信号，达到自适应超声波相控阵检测装置系统误差的目的。

Claims (1)

1.一种自适应超声波相控阵检测装置系统误差的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一：在超声波相控阵检测装置主机上安装探头和楔块，对超声波相控阵检测装置进行声速校准、楔块延时校准、灵敏度校准及编码器校准；

步骤二：设置超声波相控阵检测装置的延时规则、聚焦法则、增益、抑制、起始、范围、声速、电压、平均、标尺、工件厚度、工件材料、检测模式、聚焦深度、探头类型、探头阵元数、探头频率及波束类型；

步骤三：在楔块尚未接触被检工件前，使用超声波相控阵检测装置进行多次采样，并保存每次采样得到的数据；

步骤四：对多次检测结果进行分析，利用多次采集求平均值的方法，提取由于超声波相控阵检测装置系统误差带来的平均回波信号F(x,y)，表达式如下：

$F(x,y)=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}f(x,y)/N$

式中，f(x,y)为单次检测中测试到的回波信号，x、y分别为回波信号在x方向和y方向的坐标，N为检测次数；

步骤五：采用二维小波算法对F(x,y)进行一层小波分解，去除F(x,y)中的高频成分，二维小波函数族的表达式如下：

${\mathrm{\ψ}}_{a,b_x,b_y}(x,y)=\frac{1}{\left|a\right|}\mathrm{\ψ}(\frac{x-b_x}{a},\frac{y-b_y}{a})$

式中，ψ(x,y)是二维小波函数的母小波函数，是由母小波函数ψ(x,y)平移和缩放构成的二维小波函数族，a为尺度因子，b_x、b_y为平移因子，通过对母小波函数平移与尺度缩放，使二维小波函数与分析对象在每一时刻逼近，采用sym4小波函数作为母小波函数；设F(x,y)经过一层小波分解之后变为G(x,y)；

步骤六：对工件进行检测得到回波信号H(x,y)，在H(x,y)中减去G(x,y)得到I(x,y)，I(x,y)为去除超声波相控阵检测装置系统误差之后的实际被检工件产生的回波信号，达到自适应超声波相控阵检测装置系统误差的目的。