CN112540125B - 脱粘缺陷检测方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

脱粘缺陷检测方法、装置、电子设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种脱粘缺陷检测方法、装置、电子设备及存储介质，基于预先确定的信号传输速度，以及电磁超声相控阵聚焦式探头中各个探头需要发射的探测信号的相位，分别利用各个探头生成并发射所述探测信号至待检测壳体的预设位置；其中，所述探头的数量为至少两个；对各个探头在预设时间段内接收到的回波信号进行波束合成，得到波束合成信号；其中，所述回波信号为所述探测信号到达所述预设位置后反射回来的信号；根据所述波束合成信号，确定出表征所述待检测壳体和绝热层程度的检测结果，以在无需接触待检测壳体表面的情况下，准确地确定待检测壳体和绝热层之间的脱粘检测结果。

Description

脱粘缺陷检测方法、装置、电子设备及存储介质
技术领域
本申请涉及信号处理技术领域，具体而言，涉及一种脱粘缺陷检测方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
火箭发动机壳体从外到内依次由包壳、绝热层、包覆层三部分组成，目前，绝热层的加工制作方法有气囊加压成型、模具加压成型等，由于粘接时包壳内壁清理不净、绝热层与包壳配合不严等原因，容易导致绝热层与包壳脱粘。此外，固体火箭发动机在长期贮存、运输飞行的过程中，其推进剂、衬层和绝热层会发生物理性质和/或化学性质的变化，这也会导致脱粘等缺陷的产生，从而降低发动机的使用寿命。根据相关统计，发动机发射事故中有30％是由于绝热层与包壳之间的粘接质量问题造成的。
目前对包壳和绝热层界面粘接质量的检测方法主要有工业CT检测法、红外检测法、真空负压检测法、X射线检测法和压电超声法，下面对这五种检测方法进行简单介绍。
其中，工业CT检测主要是利用X射线或γ射线通过不同性质的物体时，其衰减系数不同，继而可通过探测器阵列检测其衰减幅值，以获得物体内部的详细信息，最后利用信号处理和图像重建来实现对脱粘缺陷的成像。但是工业CT检测方法费用高，较难检测面积型缺陷(包壳-绝热层脱粘缺陷类型)，且效率低。
红外检测主要利用脱粘缺陷处热性质发生变化的原理，脱粘缺陷处的热量通过包壳内壁传递到包壳的外表面，通过扫描包壳外表面，实现对脱粘缺陷的检测与识别。但是红外检测需要灵敏且昂贵的仪器，其对直径10mm以下的缺陷不具备检测能力，并且当包壳较厚时检测效果不佳。
真空负压检测利用真空条件，对脱粘缺陷进行检测，易于发现间隙型脱粘缺陷，但进行药柱装填后无法使用该方法进行检测。
X射检测法利用其通过不同性质的物体时，衰减系数不同，对发动机进行成像，其检测速度相较工业CT较快，但存在检测效率低、安全性差等缺点。
压电超声方法是目前工业上实现脱粘缺陷检测的主要技术手段，相比于上述两种方式，压电超声检测性价比较高，检测过程大大简化。然而压电超声方法存在下列不足，限制了其应用范围：a)压电超声探头需要与待检测物体进行接触检测，因此对待检测物体表面平整度要求较高，同时需要涂抹耦合剂，这种接触式的检测方式为自动检测带来障碍，并且耦合剂会对发动机表面产生一定程度的腐蚀作用；b)压电超声技术产生的波模式为纵波，对于脱粘缺陷而言，横波的检测精度更高，因此需要楔形块进行波模式的转换，测量误差较大。
发明内容
鉴于此，本申请实施例的目的在于提供一种脱粘缺陷检测方法、装置、电子设备及存储介质，以在无需接触待检测壳体表面的情况下，准确地确定待检测壳体和绝热层之间的脱粘程度。
第一方面，本申请实施例提供一种脱粘缺陷检测方法，所述方法包括：基于预先确定的信号传输速度，以及电磁超声相控阵聚焦式探头中各个探头需要发射的探测信号的相位，分别利用各个探头生成并发射所述探测信号至待检测壳体的预设位置；其中，所述探头的数量为至少两个；对各个探头预设时间段内接收到的回波信号进行波束合成，得到波束合成信号；其中，所述回波信号为所述探测信号到达所述预设位置后反射回来的信号；根据所述波束合成信号，确定出表征所述待检测壳体和绝热层脱粘的检测结果。
在上述实现过程中，利用电磁超声相控阵聚焦式探头中的各个探头生成并发射所述探测信号至待检测壳体的预设位置，并对各个探头预设时间段内接收到的回波信号进行波束合成，提高信噪比，最后根据波束合成信号，确定出表征所述待检测壳体和绝热层脱粘的检测结果，由于波束合成信号的信噪比较高，继而保证脱粘缺陷的检测精度；其次，上述检测过程无需探头接触待检测壳体，无需借助耦合剂就能实现脱粘检测，继而有助于实现高效率的自动化检测。
基于第一方面，在一种可能的设计中，所述方法还包括：获取探测信号基于所述信号传输速度，从各个探头传输至所述待检测壳体，再反射回对应探头的传输时间；获取至少两个所述探头中除参考探头之外的其余探头与所述参考探头之间的距离；其中，所述参考探头为所述至少两个所述探头中的一个探头；针对所述其余探头中的每个探头，根据该探头对应的距离、传输时间、信号传输速度，以及预先确定的所述参考探头需要发射的探测信号的相位，确定出该探头需要发射的探测信号的相位。
在上述实现过程中，在信号传输速度相同、以及预设位置内的包壳厚度相同的情况下，为了实现各个探头发射的预设时间段内探测信号在预设位置内聚焦，以提高信噪比，针对至少两个所述探头中除参考探头之外的其余探头与所述参考探头之间的距离，传输时间、信号传输速度，以及预先确定的参考探头需要发射的探测信号的相位，确定出各个探头需要发射的探测信号的相位，继而使得各个探头根据对应的相位发射探测信号时，能够实现各个探测信号在预设位置内聚焦。
基于第一方面，在一种可能的设计中，所述对各个探头预设时间段内接收到的回波信号进行波束合成，得到波束合成信号，包括：针对所述其余探头中的每个探头，将该探头所接收的回波信号与所述参考探头所接收的回波信号进行互相关运算，确定互相关性最大时所对应的相对延时；其中，所述相对延时为该探头接收到回波信号的时间与所述参考探头接收到回波信号的时间之差；针对所述其余探头中的每个探头，利用与该探头接收到的回波信号所对应的相对延时，对该探头接收到的回波信号进行延时补偿，得到补偿后的回波信号；对所述参考探头所接收到的回波信号，以及所述其余探头所对应的补偿后的回波信号进行平滑处理后，得到平滑后的回波信号矩阵；平滑后的回波信号矩阵基于所述平滑后的回波信号矩阵，确定出回波协方差矩阵；根据所述回波协方差矩阵，确定出信号子空间；根据所述信号子空间、所述回波协方差矩阵以及最小方差法，确定出加权向量；根据符号相干算法、根据符号相干算法、所述参考探头所接收到的回波信号的正负属性，以及所述其余探头所对应的补偿后的回波信号的正负属性，确定出用于波束合成的相干函数；根据所述相干函数、所述加权向量、所述平滑后的信号和各个探头所对应的所述相对延时进行波束合成，在波束合成结果满足预设条件时，得到所述波束合成信号。
在上述实现过程中，针对所述其余探头中的每个探头，利用与该探头接收到的回波信号所对应的相对延时，对该探头接收到的回波信号进行延时补偿，得到补偿后的回波信号，以保证后续得到的波束合成信号的主瓣幅度高、主瓣宽度窄和旁瓣幅度的低，保证波束合成信号的信噪比较高；通过对所述参考探头所接收到的回波信号，以及所述其余探头所对应的补偿后的回波信号进行平滑处理后，得到平滑后的回波信号矩阵；平滑后的回波信号矩阵确定出回波协方差矩阵和信号子空间，继而利用根据所述信号子空间、所述回波协方差矩阵以及最小方差法，确定出加权向量，根据符号相干算法、所述参考探头所接收到的回波信号的正负属性，以及所述其余探头所对应的补偿后的回波信号的正负属性，确定出用于波束合成的相干函数；根据相干函数、加权向量和平滑后的信号进行波束合成，在波束合成结果满足预设条件时，得到所述波束合成信号，继而能够保证波束合成后的信号的主瓣幅度高，而旁瓣的幅度低。
基于第一方面，在一种可能的设计中，所述根据所述波束合成信号，确定出表征所述待检测壳体和绝热层脱粘程度的检测结果，包括：对所述波束合成信号进行经验模态分解，得到满足预设条件的多个本征模态信号；分别将所述多个本征模态信号与一个所述探测信号进行互相关运算，从所述多个本征模态信号中，确定出相关性大于等于预设阈值的多个第一本征模态信号；对所述多个本征模态信号中除所述多个第一本征模态信号之外的其余本征模态信号进行小软波阈值去噪，得到多个去噪后的本征模态信号；将所述多个去噪后的本征模态信号，以及所述多个第一本征模态信号累加，得到重构后的信号；对重构后的信号进行希尔伯特变换，得到包络信号；根据所述包络信号，确定出所述检测结果。
在对波束合成信号进行去噪时，由于现有技术无法准确地区分噪声信号和有效信号，继而导致无法准确地对波束合成信号去噪，最终导致检测结果精度不高，因此，在上述实现过程中，对波束合成信号进行经验模态分解，得到满足预设条件的多个本征模态信号，可以理解的是，本征模态信号与探测信号的相关性越小，其越有可能包含噪声信号，反之，越不可能包含噪声信号，因此，通过从多个本征模态信号中，确定出与探测信号的相关性大于等于预设阈值的多个第一本征模态信号；对多个本征模态信号中除所述多个第一本征模态信号之外的其余本征模态信号进行小波软阈值去噪，得到多个去噪后的本征模态信号；接着将去所述多个噪后的本征模态信号，以及所述多个第一本征模态信号累加，得到重构后的信号，以使重构后的信号能够尽可能的不包含噪声信号；最后对重构后的信号进行希尔伯特变换，得到包络信号；根据包络信号，能够准确地确定出检测所需特征信息。
基于第一方面，在一种可能的设计中，所述根据所述波束合成信号，确定出表征所述待检测壳体和绝热层脱粘程度的检测结果，包括：根据所述波束合成信号，确定出峰值最大的波峰的包络积分和峰值；根据所述峰值和所述包络积分，确定出表征所述待检测壳体和绝热层脱粘程度的所述检测结果。
由于脱粘程度与波束合成信号中峰值最大的波峰的峰值和包络积分有关，在上述实现过程中，根据峰值最大的波峰的包络积分和峰值来确定检测结果，能够保证检测结果的准确度。
基于第一方面，在一种可能的设计中，所述根据所述波束合成信号，确定出表征所述待检测壳体和绝热层脱粘程度的检测结果，包括：根据所述波束合成信号，确定出边际谱频移和谐波分量幅值；根据所述边际谱频移和所述谐波分量幅值，确定出表征所述待检测壳体和绝热层脱粘类型的所述检测结果。
由于脱粘程度与波束合成信号的边际频谱和谐波分量幅值有关，在上述实现过程中，因此，根据边际谱频移和谐波分量幅值，能够准确地确定出检测结果。
第二方面，本申请实施例提供一种脱粘缺陷检测装置，所述装置包括：信号发射单元，用于基于预先确定的信号传输速度，以及电磁超声相控阵聚焦式探头中各个探头需要发射的探测信号的相位，分别利用各个探头生成并发射所述探测信号至待检测壳体的预设位置；其中，所述探头的数量为至少两个；波束合成单元，用于对各个探头预设时间段内接收到的回波信号进行波束合成，得到波束合成信号；其中，所述回波信号为所述探测信号到达所述预设位置后反射回来的信号；确定单元，用于根据所述波束合成信号，确定出表征所述待检测壳体和绝热层脱粘的检测结果。
基于第二方面，在一种可能的设计中，所述装置还包括：传输时间获取单元，用于获取探测信号基于所述信号传输速度，从各个探头传输至所述待检测壳体，再反射回对应探头的传输时间；距离获取单元，用于获取至少两个所述探头中除参考探头之外的其余探头与所述参考探头之间的距离；其中，所述参考探头为所述至少两个所述探头中的一个探头；相位确定单元，用于针对所述其余探头中的每个探头，根据该探头对应的距离、传输时间、信号传输速度，以及预先确定的所述参考探头需要发射的探测信号的相位，确定出该探头需要发射的探测信号的相位。
基于第二方面，在一种可能的设计中，所述波束合成单元，具体用于针对所述其余探头中的每个探头，将该探头所接收的回波信号与所述参考探头所接收的回波信号进行互相关运算，确定互相关性最大时所对应的相对延时；其中，所述相对延时为该探头接收到回波信号的时间与所述参考探头接收到回波信号的时间之差；以及针对所述其余探头中的每个探头，利用与该探头接收到的回波信号所对应的相对延时，对该探头接收到的回波信号进行延时补偿，得到补偿后的回波信号；对所述参考探头所接收到的回波信号，以及所述其余探头所对应的补偿后的回波信号进行平滑处理后，得到平滑后的回波信号矩阵；平滑后的回波信号矩阵基于所述平滑后的回波信号矩阵，确定出回波协方差矩阵；根据所述回波协方差矩阵，确定出信号子空间；根据所述信号子空间、所述回波协方差矩阵以及最小方差法，确定出加权向量；根据符号相干算法、所述参考探头所接收到的回波信号的正负属性，以及所述其余探头所对应的补偿后的回波信号的正负属性，确定出用于波束合成的相干函数；根据所述相干函数、所述加权向量、所述平滑后的信号和各个探头所对应的所述相对延时进行波束合成，在波束合成结果满足预设条件时，得到所述波束合成信号。
基于第二方面，在一种可能的设计中，所述确定单元，具体用于对所述波束合成信号进行经验模态分解，得到满足预设条件的多个本征模态信号；以及分别将所述多个本征模态信号与一个所述探测信号进行互相关运算，从所述多个本征模态信号中，确定出相关性大于等于预设阈值的多个第一本征模态信号；对所述多个本征模态信号中除所述第一本征模态信号之外的其余本征模态信号进行小软波阈值去噪，得到多个去噪后的本征模态信号；将所述多个去噪后的本征模态信号，以及所述第一本征模态信号累加，得到重构后的信号；对重构后的信号进行希尔伯特变换，得到包络信号；根据所述包络信号，确定出所述检测结果。
基于第二方面，在一种可能的设计中，所述确定单元，还用于根据所述波束合成信号，确定出峰值最大的波峰的包络积分和峰值；以及根据所述峰值和所述包络积分，确定出表征所述待检测壳体和绝热层脱粘程度的所述检测结果。
基于第二方面，在一种可能的设计中，所述确定单元，还用于根据所述波束合成信号，确定出边际谱频移和谐波分量幅值；以及根据所述边际谱频移和所述谐波分量幅值，确定出表征所述待检测壳体和绝热层脱粘类型的所述检测结果。
第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括处理器以及与所述处理器连接的存储器，所述存储器内存储计算机程序，当所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述电子设备执行第一方面所述的方法。
第四方面，本申请实施例提供一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机上运行时，使得所述计算机执行第一方面所述的方法。
本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。
图2为本申请实施例提供的脱粘缺陷检测方法的流程示意图。
图3为本申请实施例提供的脱粘缺陷检测装置的结构示意图。
图标：300-脱粘缺陷检测装置；310-信号发射单元；320-波束合成单元；330-确定单元。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请参照图1，图1为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图，所述电子设备包括：框架本体、电磁超声相控阵聚焦式探头、处理器、存储器、第一电机、第二电机、支撑结构、周向旋转结构、轴线运动结构和提离结构；
其中，所述电磁超声相控阵聚焦式探头和所述提离结构连接，所述提离结构和所述处理器连接，所述处理器用于控制所述提离结构的工作状态，继而利用所述提离结构调节所述探头与待检测壳体之间的距离，所述提离结构与所述轴线运动结构连接，所述轴线运动结构分别与所述第一电机和所述框架本体连接，所述第一电机和所述处理器连接，其中，第一电机可以是数字电机或交流电机连接；
处理器与第二电机连接，所述第二电机与所述周向旋转结构，所述周向旋转结构分别与所述支撑结构连接，所述支撑结构与所述框架本体连接；其中，第二电机可以是数字电机或交流电机连接；
所述存储器，用于存储本申请实施例提供的脱粘缺陷检测方法和装置对应的计算程序指令等各种数据。
处理器，用于存储读取并运行存储于存储器中的脱粘缺陷检测方法和装置对应的计算机程序指令，以实现对待检测壳体的脱粘缺陷程度的检测。
其中，所述第一发电机和所述第二发电机安装在所述支撑结构上，所述支撑结构用于固定所述第一发电机和所述第二发电机，保证第一发电机和第二发电机的稳定性与安全性；
在实际检测中，可以按照如下方式对待检测壳体的各个预设位置进行检测。
将待检测固体火箭发动机放置于支撑结构上，所述周向旋转结构与发动机连接，在待检测固体火箭发动机壳体上确定待检测区域，根据待检测区域设定检测路径，处理器控制用于控制所述第一电机的工作状态，在所述第一电机工作时，控制所述轴线运动结构沿着待检测壳体的轴线做轴线运动，所述轴线运动结构带动所述提离结构做轴线运动，最终使得所述提离结构带动所述探头做轴线运动，以及控制所述第二电机的工作状态，在所述第二电机工作时，控制所述周线运动结构沿着发动机壳体的轴线做周向旋转运动，继而带动发动机壳体沿着发动机壳体的轴线做周向旋转运动，最终使得电磁超声相控阵聚焦式探头沿着检测路径在待检测固体火箭发动机壳体表面的待检测区域内移动，并在移动至预设位置时，控制电磁超声相控阵聚焦式探头中的各个探头向预设位置发射探测信号，并利用各个探头接收回波信号确定出预设位置内的脱粘程度；根据设定的检测路径，确定下一个需要检测的预设位置，并控制各个探头沿着检测路径移动至相应位置时，对该下一个需要检测的预设位置发射探测信号，并利用各个探头接收反射回来的回波信号，以实现对该下一个需要检测的预设位置的脱粘程度的检测，直到完成对待检测区域中的全部区域的检测，得到表征待检测区域内的脱粘程度检测结果。
请参照图2，图2为本申请实施例提供的一种脱粘缺陷检测方法的流程图，所述方法应用于图1所述的电子设备，下面将对图2所示的流程进行详细阐述，所述方法包括步骤：S21、S22和S23。
S21：基于预先确定的信号传输速度，以及电磁超声相控阵聚焦式探头中各个探头需要发射的探测信号的相位，分别利用各个探头生成并发射所述探测信号至待检测壳体的预设位置；其中，所述探头的数量为至少两个。
S22：对各个探头在预设时间段内接收到的回波信号进行波束合成，得到波束合成信号；其中，所述回波信号为所述探测信号到达所述预设位置后反射回来的信号。
S23：根据所述波束合成信号，确定出表征所述待检测壳体和绝热层脱粘的检测结果。
下面对上述方法进行详细介绍。
作为一种实施方式，在S21之前，所述方法还包括步骤：A1、A2和A3。
A1：获取探测信号基于所述信号传输速度，从各个探头传输至所述待检测壳体，再反射回对应探头的传输时间。
在实际实施过程中，A1可以按照如下方式实施，控制电磁超声相控阵聚焦式探头中的任意一个探头，基于所述信号传输速度向待检测壳体的预设位置发射探测信号，可以理解的是，该探测信号到达所述待检测壳体的预设位置内后会反射回波信号至发射该探测信号的探头，继而根据该探头接收到该探测信号的回波信号的接收时间，以及该探头发射该探测信号的发射时间，确定出所述传输时间。
其中，所述探测信号和所述回波信号均为超声波信号。
其中，在本实施例中，电磁超声相控阵聚焦式探头的数量为至少两个，至少两个所述探头所构成的阵列为线性阵列。
其中，所述信号传输速度为声速。
A2：获取至少两个所述探头中除参考探头之外的其余探头与所述参考探头之间的距离；其中，所述参考探头为所述至少两个所述探头中的一个探头。
针对所述至少两个探头中出参考探头之外的其余探头中的每个探头，确定出该探头的中心点和所述参考探头的中心点之间的距离。
其中，在本实施例中，所述参考探头为位于所述至少两个探头的最中间的探头，在其他实施例中，所述参考探头也可以为位于所述至少两个探头的最右边或者最左边的探头。
在获取到所述其余探头中的各个探头所对应的距离和传输时间之后，执行步骤A3。
A3：针对所述其余探头中的每个探头，根据该探头对应的距离、传输时间、信号传输速度，以及预先确定的所述参考探头需要发射的探测信号的相位，确定出该探头需要发射的探测信号的相位。
针对所述其余探头中的每个探头，将该探头对应的距离、传输时间、信号传输速度的值分别输入相位差表达式中，得到该探头与参考探头之间的相位差，继而对根据预先确定的所述参考探头需要发射的探测信号的相位和所述相位差求和，得到该探头需要发射的探测信号的相位。
其中，所述相位差确表达式为
Figure BDA0002814230070000121
其中，
Figure BDA0002814230070000122
为从左至右起第i个探头与参考探头之间的相位差，di为第i个探头与参考探头之间的距离，t为传输时间，c为传输速度。
在确定出各个探头所需要发射的探测信号的相位之后，执行步骤S21。
S21：基于预先确定的信号传输速度，以及电磁超声相控阵聚焦式探头中各个探头需要发射的探测信号的相位，分别利用各个探头生成并发射所述探测信号至待检测壳体的预设位置；其中，所述探头的数量为至少两个。
其中，各个探头需要发送的探测信号的相位可以预先确定，也可以是通过步骤A1-A3实时确定。
可以理解的是，在确定出各个探头需要发射的探测信号的相位之后，根据各个探测信号的相位，控制各个探头生成并发射对应的探测信号至所述待检测壳体的预设位置。
其中，预设位置可以理解的是，所述待检测粘接层被划分为多个待检测位置，每个待检测位置被视为一个预设位置。
S22：对各个探头预设时间段内接收到的回波信号进行波束合成，得到波束合成信号；其中，所述回波信号为所述探测信号到达所述预设位置后反射回来的信号。
针对待检测壳体的每个预设位置，根据预先确定的加权向量，对各个探头预设时间段内接收到从该预设位置内反射回来的回波信号进行波束合成，得到波束合成信号。
其中，所述预设时间段可以根据实际需求设定。
作为一种实施方式，S22包括步骤：B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7和B8。
B1：针对所述其余探头中的每个探头，将该探头所接收的回波信号与所述参考探头所接收的回波信号进行互相关运算，确定互相关性最大时所对应的相对延时；其中，所述相对延时为该探头接收到回波信号的时间与所述参考探头接收到的时间之差。
针对所述至少两个探头中的每个探头，基于预设采样时间间隔，对该探头在预设时间段内所接收到的回波信号进行采样，得到与该探头对应的N个采样点；针对所述至少两个探头中除参考探头之外的其余探头中的每个探头，将探头所对应的N个采样点和该参考探头所对应的N个采样点输入至互相关函数表达式中，以确定该探头所接收的回波信号与所述参考探头所接收的回波信号的互相关性，继而确定出互相关性最大时所对应的相对延时。N为大于等于1的正整数。
所述相对延时为该探头接收到回波信号的第k个采样点与所述参考探头接收到的回波信号的第k个采样点的时间之差，也可以理解为，该探头接收到回波信号的时间与所述参考探头接收到的回波信号的时间之差；k的取值范围为1至N。
其中，所述互相关函数表达式为：
Figure BDA0002814230070000141
其中，xl(k)为参考探头接收到的从预设位置内反射回来回波信号的第k个采样点；xi(k)为所述其余探头中的第i个探头接收到的从预设位置内反射回来回波信号的第k个采样点；m为相对延时变量。
B2：针对所述其余探头中的每个探头，利用与该探头接收到的回波信号所对应的相对延时，对该探头接收到的回波信号进行延时补偿，得到补偿后的回波信号。
在实际实施过程中，B2可以按照如下方式实施，针对所述其余探头中的每个探头，利用与该探头所接收到的回波信号所对应的相对延时，分别对该探头所接收到的回波信号的各个采样点进行延时补偿，得到与该探头对应的N个补偿后的回波信号。
其中，延时补偿的具体实施方式为本领域熟知技术，因此，在此不再赘述。
B3：对所述参考探头所接收到的回波信号，以及所述其余探头所对应的补偿后的回波信号进行平滑处理后，得到平滑后的回波信号矩阵。
在实际实施过程中，B3可以按照如下方式实施，将所述参考探头所对应的第k个采样点，与所述其余探头各自对应的第k个补偿后的回波信号进行平滑处理，得到第k个平滑后的回波信号矩阵；其中，k依次取1至N。
其中，在本实施例中，在所述至少两个探头的数量为M时，若进行平滑处理所用的子阵长度为L，其中，L为大于等于2且小于M的正整数，那么子阵的数量为P＝M-L+1。
其中，平滑处理的具体实施方式为本领域熟知技术，因此，在此不再赘述。
在得到第k个平滑后的回波信号矩阵之后，执行步骤B4。
B4：基于所述平滑后的回波信号矩阵，确定出回波协方差矩阵。在得到第k个平滑后的回波信号矩阵之后，对所述第k个平滑后的回波信号矩阵与所述第k个平滑后的回波信号矩阵共轭转置进行向量乘运算，得到与所述至少两个探头所接收到的回波信号的第k个采样点对应的第k个回波协方差矩阵Rk。
在得到第k个回波协方差矩阵Rk之后，执行步骤B5。
B5：根据所述回波协方差矩阵，确定出信号子空间。
对所述第k个回波协方差矩阵进行特征值分解，得到第k个信号子空间USk。其中，确定信号子空间的具体实施方式为本领域熟知技术，在此不再赘述。
在确定出第k个回波协方差矩阵Rk以及对应的第k个信号子空间USk之后，执行步骤B6。
B6：根据所述信号子空间、所述回波协方差矩阵以及最小方差法，确定出加权向量。
将第k个信号子空间USk和第k个回波协方差矩阵Rk输入加权向量确定表达式中，得到与所述至少两个探头在预设时间段内接收到的回波信号的第k个采样点所对应的加权向量w(k)。
其中，加权向量确定表达式为
Figure BDA0002814230070000151
其中，a＝[1,1,...,1]T，Rk -1表示Rk的逆，aH表示a的共轭转置。
B7：根据符号相干算法、各个探头在所述预设时间段内接收到的回波信号的正负属性，确定出用于波束合成的相干函数。
在实际实施过程中，B7可以按照如下方式实施，根据符号相干算法、参考探头在所述预设时间段内接收到的回波信号的第k个采样点的正负属性，以及除参考探头之外的其余探头在所述预设时间段内接收到的回波信号的第k个采样点的正负属性，确定出所述至少两个探头所接收到的回波信号的第k个采样点所对应的相干函数。
其中，所述至少两个探头所接收到的回波信号的第k个采样点所对应的第k个相干函数的表达式为SCF(k)＝|1-σ(k)|q，其中，σ(k)为bi(k)的标准差；q用于调节SCF的敏感度，q越大，其抑制旁瓣幅度和减小主瓣宽度的能力越强；
Figure BDA0002814230070000161
其中，Δi为第i个探头与参考探头之间的相对延时；xi(k-Δi)为第i个探头在预设时间段内接收到的回波信号的第k个采样点经过延时补偿之后，所得到的延时补偿后的信号。值的一提的是，在第i个探头为参考探头时，第i个探头与参考探头之间的相对延时为0。B8：根据所述相干函数、所述加权向量、所述平滑后的信号和各个探头所对应的所述相对延时进行波束合成，得到所述波束合成信号。
将与各个探头预设时间段内接收到的回波信号的第k个采样点所对应的相干函数SCF(k)、加权向量w(k)、第k个平滑后的回波信号矩阵和各个探头所对应的所述相对延时，分别输入到波束合成表达式中，得到第k个采样点所对应的波束合成信号，通过不断调整q的值，以利用所述对应的波束合成信号所对应的波束合成结果满足预设条件时所对应的q的值来得到最终的波束合成信号。其中，所述q的值可以为预先确定的经验值。其中，所述预设条件根据实际需求设定。
其中，所述波束合成表达式为：
Figure BDA0002814230070000162
其中，xd p(k)为第k个平滑后的回波信号矩阵中的第p个子阵所对应的平滑后的回波信号子矩阵，其中，该子阵为步骤B3中所提到的子阵，P为子阵的数量，y(k)为与各个探头在预设时间段内接收到的回波信号的第k个采样点所对应的波束合成信号。
其中，从第k个平滑后的回波信号矩阵中，确定出第p个子阵所对应的平滑后的回波信号子矩阵的具体实施方式为本领域熟知技术，因此，在此不再赘述。
S23：根据所述波束合成信号，确定出表征所述待检测壳体和绝热层脱粘的检测结果。
在实际实施过程中，利用各个探头在预设时间段内接收到的回波信号的第1个采样点所对应的波束合成信号，确定出表征所述待检测壳体和绝热层脱粘的检测结果。
作为一种实施方式，S23包括步骤：C1、C2、C3、C4、C5和C6。
C1：对所述波束合成信号进行经验模态分解，得到满足预设条件的多个本征模态信号。
其中，对第1个采样点所对应的波束合成信号进行经验模态分解，在得到的信号满足极值点的个数和过零点的个数相等或者相差个数为一个，且局部极大值点的包络线和局部最小值点的包络线呈局部对称时，确定该信号为满足预设条件的本征模态信号，并利用当前时刻确定出的满足预设条件的本征模态信号，确定出下一个满足预设条件的本征模态信号，依次类推。
其中，确定出足预设条件的多个本征模态信号的具体实施方式为熟知技术，因此，对此不再赘述。
C2：分别将所述多个本征模态信号与一个所述探测信号进行互相关运算，从所述多个本征模态信号中，确定出相关性大于等于预设阈值的多个第一本征模态信号。
分别将所述多个本征模态信号与一个所述探测信号进行互相关运算，得到各个本征模态信号所对应的互相关值，继而从所述多个本征模态信号中，确定出互相关值大于等于预设阈值的多个第一本征模态信号。
其中，所述预设阈值为经验值。
在确定出所述多个第一本征模态信号之后，执行步骤C3。
C3：对所述多个本征模态信号中除所述多个第一本征模态信号之外的其余本征模态信号进行小波软阈值去噪，得到多个去噪后的本征模态信号。
可以理解的是，针对所述其余本征模态信号中的每个信号，均会得到一个去噪后的本征模态信号。
其中，对信号进行小波软阈值去噪的具体实施方式为本领域熟知技术，因此，在此不再赘述。
C4：将所述多个去噪后的本征模态信号，以及所述多个第一本征模态信号之外的其余本征模态信号累加，得到重构后的信号。
在得到重构后的信号之后，执行步骤C5。
C5：对重构后的信号进行希尔伯特变换，得到包络信号。
其中，对信号进行希尔伯特变换的具体实施方式为本领域熟知技术，因此，在此不再赘述。
C6：根据所述包络信号，确定出所述检测结果。
在实际实施过程中，C6可以按照如下方式实施，从所述包络信号中确定出峰值最大的波峰的第一包络积分和第一峰值，最后根据所述第一峰值和所述第一包络积分，确定出与第一峰值和第一包络积分对应的表征脱粘程度的像素值，其中，包络积分和峰值的大小均与脱粘程度呈正相关，脱粘程度越严重，像素值越大，在确定出所述待检测壳体中的各个预设位置所对应的像素值之后，根据各个预设位置所对应的像素值，生成表征所述待检测壳体和绝热层脱粘程度的图像，即所述检测结果。
作为一种实施方式，C6包括：根据所述包络信号，确定出第一边际谱频移和第一谐波分量幅值；继而根据所述第一边际谱频移和所述第一谐波分量幅值，确定出与第一边际频谱和第一谐波分量对应的表征脱粘类型的像素值，在确定出所述待检测壳体中的各个预设位置所对应的像素值之后，根据各个预设位置所对应的像素值，生成表征所述待检测壳体和绝热层的脱粘类型的图像，即所述检测结果。
作为一种实施方式，S23包括步骤：E1和E2。
E1：根据所述波束合成信号，确定出峰值最大的波峰的包络积分和峰值。
E2：根据所述峰值和所述包络积分，确定出所述检测结果。
根据所述峰值和所述包络积分，确定出与所述峰值和所述包络积分对应的表征脱粘程度的像素值，在确定出所述待检测壳体中的各个预设位置所对应的像素值之后，根据各个预设位置所对应的像素值，生成表征所述待检测壳体的脱粘程度的图像，即所述检测结果。
作为一种实施方式，S23包括步骤：F1和F2。
F1：根据所述波束合成信号，确定出边际谱频移和谐波分量幅值。
F2：根据所述边际谱频移和所述谐波分量幅值，确定出所述检测结果。
根据所述边际谱频移和所述谐波分量幅值，确定出与所述边际频谱和所述谐波分量对应的表征脱粘类型的像素值，在确定出所述待检测壳体中的各个预设位置所对应的像素值之后，根据各个预设位置所对应的像素值，生成表征所述待检测壳体的脱粘类型的图像，即所述检测结果。
请参照图3，图3是本申请实施例提供的一种脱粘缺陷检测装置300的结构框图。所述装置存储于如图1所述的电子设备100，下面将对图3所示的结构框图进行阐述，所示装置包括：
信号发射单元310，用于基于预先确定的信号传输速度，以及电磁超声相控阵聚焦式探头中各个探头需要发射的探测信号的相位，分别利用各个探头生成并发射所述探测信号至待检测壳体的预设位置；其中，所述探头的数量为至少两个。
波束合成单元320，用于对各个探头在预设时间段内接收到的回波信号进行波束合成，得到波束合成信号；其中，所述回波信号为所述探测信号到达所述预设位置后反射回来的信号。
确定单元330，用于根据所述波束合成信号，确定出表征所述待检测壳体和绝热层脱粘的检测结果。
作为一种实施方式，所述装置还包括：传输时间获取单元，用于获取探测信号基于所述信号传输速度，从各个探头传输至所述待检测壳体，再反射回对应探头的传输时间；距离获取单元，用于获取至少两个所述探头中除参考探头之外的其余探头与所述参考探头之间的距离；其中，所述参考探头为所述至少两个所述探头中的一个探头；相位确定单元，用于针对所述其余探头中的每个探头，根据该探头对应的距离、传输时间、信号传输速度，以及预先确定的所述参考探头需要发射的探测信号的相位，确定出该探头需要发射的探测信号的相位。
作为一种实施方式，所述波束合成单元320，具体用于针对所述其余探头中的每个探头，将该探头所接收的回波信号与所述参考探头所接收的回波信号进行互相关运算，确定互相关性最大时所对应的相对延时；其中，所述相对延时为该探头接收到回波信号的时间与所述参考探头接收到回波信号的时间之差；以及针对所述其余探头中的每个探头，利用与该探头接收到的回波信号所对应的相对延时，对该探头接收到的回波信号进行延时补偿，得到补偿后的回波信号；对所述参考探头所接收到的回波信号，以及所述其余探头所对应的补偿后的回波信号进行平滑处理后，得到平滑后的回波信号矩阵；基于所述平滑后的回波信号矩阵，确定出回波协方差矩阵；根据所述回波协方差矩阵，确定出信号子空间；根据所述信号子空间、所述回波协方差矩阵以及最小方差法，确定出加权向量；根据符号相干算法、所述参考探头所接收到的回波信号的正负属性，以及所述其余探头所对应的补偿后的回波信号的正负属性，确定出用于波束合成的相干函数；根据所述相干函数、所述加权向量、所述平滑后的信号和各个探头所对应的所述相对延时进行波束合成，在波束合成结果满足预设预设条件时，得到所述波束合成信号。
作为一种实施方式，所述确定单元330，具体用于对所述波束合成信号进行经验模态分解，得到满足预设条件的多个本征模态信号；以及分别将所述多个本征模态信号与一个所述探测信号进行互相关运算，从所述多个本征模态信号中，确定出相关性大于等于预设阈值的多个第一本征模态信号；对所述多个本征模态信号中除所述多个第一本征模态信号之外的其余本征模态信号进行小软波阈值去噪，得到多个去噪后的本征模态信号；将所述多个去噪后的本征模态信号，以及所述多个第一本征模态信号累加，得到重构后的信号；对重构后的信号进行希尔伯特变换，得到包络信号；根据所述包络信号，确定出所述检测结果。
作为一种实施方式，所述确定单元330，还用于根据所述波束合成信号，确定出峰值最大的波峰的包络积分和峰值；以及根据所述峰值和所述包络积分，确定出表征所述待检测壳体和绝热层脱粘程度的所述检测结果。
作为一种实施方式，所述确定单元330，还用于根据所述波束合成信号，确定出边际谱频移和谐波分量幅值；以及根据所述边际谱频移和所述谐波分量幅值，确定出表征所述待检测壳体和绝热层脱粘类型的所述检测结果。
本实施例对的各功能单元实现各自功能的过程，请参见上述图1-2所示实施例中描述的内容，此处不再赘述。
此外，本申请实施例还提供了一种存储介质，在该存储介质中存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机上运行时，使得所述计算机执行本申请任一项实施方式所提供的方法。
综上所述，本申请各实施例提出的脱粘缺陷检测方法、装置、电子设备及存储介质，利用电磁超声相控阵聚焦式探头中的各个探头生成并发射所述探测信号至待检测壳体的预设位置，并对各个探头在预设时间段内接收到的回波信号进行波束合成，提高信噪比，最后根据波束合成信号，确定出表征所述待检测壳体和绝热层脱粘的检测结果，由于波束合成信号的信噪比较高，继而保证脱粘缺陷的检测精度；其次，上述检测过程无需探头接触待检测壳体，无需借助耦合剂就能实现脱粘检测，继而有助于实现高效率的自动化检测。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的装置来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

Claims (7)

1.一种脱粘缺陷检测方法，其特征在于，所述方法包括：
基于预先确定的信号传输速度，以及电磁超声相控阵聚焦式探头中各个探头需要发射的探测信号的相位，分别利用各个探头生成并发射所述探测信号至待检测壳体的预设位置；其中，所述探头的数量为至少两个；
对各个探头在预设时间段内接收到的回波信号进行波束合成，得到波束合成信号；其中，所述回波信号为所述探测信号到达所述预设位置后反射回来的信号；
根据所述波束合成信号，确定出表征所述待检测壳体和绝热层脱粘的检测结果；
其中，所述方法还包括：
获取探测信号基于所述信号传输速度，从各个探头传输至所述待检测壳体，再反射回对应探头的传输时间；
获取至少两个所述探头中除参考探头之外的其余探头与所述参考探头之间的距离；其中，所述参考探头为所述至少两个所述探头中的一个探头；
针对所述其余探头中的每个探头，根据该探头对应的距离、传输时间、信号传输速度，以及预先确定的所述参考探头需要发射的探测信号的相位，确定出该探头需要发射的探测信号的相位；
所述对各个探头在预设时间段内接收到的回波信号进行波束合成，得到波束合成信号，包括：
针对所述其余探头中的每个探头，将该探头所接收的回波信号与所述参考探头所接收的回波信号进行互相关运算，确定互相关性最大时所对应的相对延时；其中，所述相对延时为该探头接收到回波信号的时间与所述参考探头接收到回波信号的时间之差；
针对所述其余探头中的每个探头，利用与该探头接收到的回波信号所对应的相对延时，对该探头接收到的回波信号进行延时补偿，得到补偿后的回波信号；
对所述参考探头所接收到的回波信号，以及所述其余探头所对应的补偿后的回波信号进行平滑处理后，得到平滑后的回波信号矩阵；
基于所述平滑后的回波信号矩阵，确定出回波协方差矩阵；
根据所述回波协方差矩阵，确定出信号子空间；
根据所述信号子空间、所述回波协方差矩阵以及最小方差法，确定出加权向量；
根据符号相干算法、所述参考探头所接收到的回波信号的正负属性，以及所述其余探头所对应的补偿后的回波信号的正负属性，确定出用于波束合成的相干函数；
根据所述相干函数、所述加权向量、所述平滑后的信号和各个探头所对应的所述相对延时进行波束合成，在波束合成结果满足预设条件时，得到所述波束合成信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述波束合成信号，确定出表征所述待检测壳体和绝热层脱粘的检测结果，包括：
对所述波束合成信号进行经验模态分解，得到满足预设条件的多个本征模态信号；
分别将所述多个本征模态信号与一个所述探测信号进行互相关运算，从所述多个本征模态信号中，确定出相关性大于等于预设阈值的多个第一本征模态信号；
对所述多个本征模态信号中除所述多个第一本征模态信号之外的其余本征模态信号进行小波软阈值去噪，得到多个去噪后的本征模态信号；
将所述多个去噪后的本征模态信号，以及所述多个第一本征模态信号累加，得到重构后的信号；
对重构后的信号进行希尔伯特变换，得到包络信号；
根据所述包络信号，确定出所述检测结果。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述波束合成信号，确定出表征所述待检测壳体和绝热层脱粘的检测结果，包括：
根据所述波束合成信号，确定出峰值最大的波峰的包络积分和峰值；
根据所述峰值和所述包络积分，确定出表征所述待检测壳体和绝热层脱粘程度的所述检测结果。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述波束合成信号，确定出表征所述待检测壳体和绝热层脱粘的检测结果，包括：
根据所述波束合成信号，确定出边际谱频移和谐波分量幅值；
根据所述边际谱频移和所述谐波分量幅值，确定出表征所述待检测壳体和绝热层脱粘类型的所述检测结果。
5.一种脱粘缺陷检测装置，其特征在于，所述装置包括：
信号发射单元，用于基于预先确定的信号传输速度，以及电磁超声相控阵聚焦式探头中各个探头需要发射的探测信号的相位，分别利用各个探头生成并发射所述探测信号至待检测壳体的预设位置；其中，所述探头的数量为至少两个；
波束合成单元，用于对各个探头在预设时间段内接收到的回波信号进行波束合成，得到波束合成信号；其中，所述回波信号为所述探测信号到达所述预设位置后反射回来的信号；
确定单元，用于根据所述波束合成信号，确定出表征所述待检测壳体和绝热层脱粘的检测结果；
传输时间获取单元，用于获取探测信号基于所述信号传输速度，从各个探头传输至所述待检测壳体，再反射回对应探头的传输时间；
距离获取单元，用于获取至少两个所述探头中除参考探头之外的其余探头与所述参考探头之间的距离；其中，所述参考探头为所述至少两个所述探头中的一个探头；
相位确定单元，用于针对所述其余探头中的每个探头，根据该探头对应的距离、传输时间、信号传输速度，以及预先确定的所述参考探头需要发射的探测信号的相位，确定出该探头需要发射的探测信号的相位；
所述波束合成单元，具体用于针对所述其余探头中的每个探头，将该探头所接收的回波信号与所述参考探头所接收的回波信号进行互相关运算，确定互相关性最大时所对应的相对延时；其中，所述相对延时为该探头接收到回波信号的时间与所述参考探头接收到回波信号的时间之差；以及针对所述其余探头中的每个探头，利用与该探头接收到的回波信号所对应的相对延时，对该探头接收到的回波信号进行延时补偿，得到补偿后的回波信号；对所述参考探头所接收到的回波信号，以及所述其余探头所对应的补偿后的回波信号进行平滑处理后，得到平滑后的回波信号矩阵；基于所述平滑后的回波信号矩阵，确定出回波协方差矩阵；根据所述回波协方差矩阵，确定出信号子空间；根据所述信号子空间、所述回波协方差矩阵以及最小方差法，确定出加权向量；根据符号相干算法、所述参考探头所接收到的回波信号的正负属性，以及所述其余探头所对应的补偿后的回波信号的正负属性，确定出用于波束合成的相干函数；根据所述相干函数、所述加权向量、所述平滑后的信号和各个探头所对应的所述相对延时进行波束合成，在波束合成结果满足预设条件时，得到所述波束合成信号。
6.一种电子设备，其特征在于，包括存储器以及处理器，所述存储器中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被所述处理器读取并运行时，执行如权利要求1-4中任一项所述的方法。
7.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被计算机读取并运行时，执行如权利要求1-4中任一项所述的方法。
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