CN113466336A - 焊缝缺陷检测方法、装置、电子设备以及存储介质 - Google Patents

焊缝缺陷检测方法、装置、电子设备以及存储介质 Download PDF

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Abstract

本公开涉及一种焊缝缺陷检测方法、装置、电子设备以及存储介质。方法包括：基于目标传感器的检测信号，确定与目标传感器对应的第一振动信号；以及基于各非目标传感器的检测信号，确定与各非目标传感器对应的第一振动信号；基于与各非目标传感器对应的第一振动信号，分别确定与各非目标传感器对应的参考波在目标传感器设置位置的第二振动信号；将与目标传感器对应的第一振动信号和各参考波在目标传感器设置位置的第二振动信号进行叠加，得到叠加后的第三振动信号；基于叠加后的第三振动信号，确定待检测构件中的焊缝缺陷数据。其可以对长焊缝结构中的局部缺陷进行高横向分辨能力、高轴向定位精度检测，可实现远程在役质量监测。

Description

焊缝缺陷检测方法、装置、电子设备以及存储介质
技术领域
本公开涉及焊接技术领域，尤其涉及一种焊缝缺陷检测方法、装置、电子设备以及存储介质。
背景技术
随着现代工业技术的高速发展，金属焊接构件被广泛应用于航空航天、船舶制造、油气管道以及核能电力等工程领域。在金属焊接构件中，长焊缝结构是应力集中的区域。其中，焊缝热点位置(如焊帽、焊趾、焊核、熔合区、热影响区等)易出现夹渣、气孔、裂纹、不完全熔合/焊透、凹坑、咬边、焊瘤等多种形态缺陷。缺陷的萌生和扩展将降低焊接接头的疲劳寿命和疲劳强度，使其机械性能退化、构件可靠性降低。因此，对金属焊接构件中的长焊缝结构缺陷检测显得尤为重要。
目前，通常使用超声体波检测的方法对金属焊接构件中的长焊缝结构进行缺陷检测。传统的超声体波检测是逐点筛查，检测范围小，检测效率低。无疑，如果采用传统的超声体波对金属焊接构件中的长焊缝结构进行缺陷检测，其工作量巨大且易出现漏检情形。
发明内容
为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种焊缝缺陷检测方法、装置、电子设备以及存储介质。
第一方面，本公开提供了一种焊缝缺陷检测方法，所述焊缝缺陷检测方法适用于焊缝缺陷检测系统；
所述焊缝缺陷检测系统包括：激励单元、信号处理单元、激发换能器组以及至少一个接收传感器组；所述激励单元与所述激发换能器组电连接，所述激发换能器组用于布置于包括待检测焊缝的构件上与焊缝厚度方向平行的端面上，所述激励单元用于形成超声激励信号，所述激发换能器组将所述超声激励信号转化为驱动力，进而使其产生的机械振动与目标导波模式的振动状态对应，以激发出焊缝特征导波；所述接收传感器组用于设置于焊缝的表面；同一接收传感器组包括N个接收传感器，N≥2，且N为正整数；同一接收传感器组中各接收传感器均沿所述焊缝的延伸方向顺次排列；所述信号处理单元与各所述接收传感器均电连接，用于对各所述接收传感器采集的信号进行处理；
所述焊缝缺陷检测方法包括：
获取待检测焊缝中不同模式不同频率的焊缝特征导波的特征数据；
基于所述待检测焊缝中不同模式不同频率的焊缝特征导波的特征数据，确定目标导波模式和频率；
控制所述激励单元形成所述超声激励信号，以在所述待检测焊缝中形成目标导波模式和频率的焊缝特征导波，并接收各所述接收传感器的检测信号；
在同一接收传感器组中，确定其中一个接收传感器为目标传感器，除所述目标传感器外的其他接收传感器均为非目标传感器；
基于所述目标传感器的检测信号，确定与所述目标传感器对应的第一振动信号；以及基于各所述非目标传感器的检测信号，确定与各所述非目标传感器对应的第一振动信号；
基于与各所述非目标传感器对应的第一振动信号，分别确定与各所述非目标传感器对应的参考波在所述目标传感器设置位置的第二振动信号；所述参考波以所述非目标传感器设置位置为波源，以由所述非目标传感器设置位置指向所述目标传感器设置位置方向为波传播方向，按照所述目标导波模式的频散特性传播；
将与所述目标传感器对应的第一振动信号和各所述参考波在所述目标传感器设置位置的第二振动信号进行叠加，得到叠加后的第三振动信号；
基于叠加后的第三振动信号，确定待检测构件中的焊缝缺陷数据。
第二方面，本公开还提供了一种焊缝缺陷检测装置，所述焊缝缺陷检测装置应用于焊缝缺陷检测系统；
所述焊缝缺陷检测系统包括：激励单元、信号处理单元、激发换能器组以及至少一个接收传感器组；所述激励单元与所述激发换能器组电连接，所述激发换能器组用于布置于包括待检测焊缝的构件上与焊缝厚度方向平行的端面上，所述激励单元用于形成超声激励信号，所述激发换能器组将所述超声激励信号转化为驱动力，进而使其产生的机械振动与目标导波模式的振动状态对应，以激发出焊缝特征导波；所述接收传感器组用于设置于焊缝的表面；同一接收传感器组包括N个接收传感器，N≥2，且N为正整数；同一接收传感器组中各接收传感器均沿所述焊缝的延伸方向顺次排列；所述信号处理单元与各所述接收传感器均电连接，用于对各所述接收传感器采集的信号进行处理；
所述焊缝缺陷检测装置包括：
特征数据获取模块，用于获取待检测焊缝中不同模式不同频率的焊缝特征导波的特征数据；
超声激励信号确定模块，基于所述待检测焊缝中不同模式不同频率的焊缝特征导波的特征数据，确定目标导波模式和频率；
信号输入及接收模块，用于控制所述激励单元形成所述超声激励信号，以在所述待检测焊缝中形成目标导波模式和频率的焊缝特征导波，并接收各所述接收传感器的检测信号；
目标传感器确定模块，用于在同一接收传感器组中，确定其中一个接收传感器为目标传感器，除所述目标传感器外的其他接收传感器均为非目标传感器；
数据处理模块，用于基于所述目标传感器的检测信号，确定与所述目标传感器对应的第一振动信号；以及基于各所述非目标传感器的检测信号，确定与各所述非目标传感器对应的第一振动信号；基于与各所述非目标传感器对应的第一振动信号，分别确定与各所述非目标传感器对应的参考波在所述目标传感器设置位置的第二振动信号；所述参考波以所述非目标传感器设置位置为波源，以由所述非目标传感器设置位置指向所述目标传感器设置位置方向为波传播方向，按照所述目标导波模式的频散特性传播；将与所述目标传感器对应的第一振动信号和各所述参考波在所述目标传感器设置位置的第二振动信号进行叠加，得到叠加后的第三振动信号；基于叠加后的第三振动信号，确定待检测构件中的焊缝缺陷数据。
第三方面，本公开还提供了一种电子设备，包括：处理器和存储器；
处理器通过调用存储器存储的程序或指令，用于执行上述任一方法的步骤。
第四方面，本公开还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储程序或指令，程序或指令使计算机执行上述任一方法的步骤。
本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
第一、可实现长焊缝结构中缺陷的高效率、全覆盖检测。
本公开实施例技术方案采用焊缝特征导波进行焊缝缺陷检测。由于焊缝特征导波的能陷效应(即超声声场能量局域于焊缝传播并抑制其向邻接母材的泄露)，会使得焊缝特征导波沿焊缝传播衰减系数较低，可实现远距离扫查。相较于采用传统的超声体波检测，采用本公开实施例提供的焊缝特征导波检测可实现对长焊缝结构中缺陷的高效率、全覆盖、无死角检测。
此外，焊缝特征导波检测只需在长焊缝结构的单个换能器位置激励，不需要频繁更换位置，即可由焊缝特征导波对长焊缝实现自动扫查。相较于采用传统的无损检测方法相比，其效率显著提高。
第二，可实现远程在役监测。
由于本公开实施例技术方案可远程探测，且激励传感器和接收传感器的布置位置灵活，采用本公开实施例技术方案进行焊缝缺陷检测的过程中，不需要对带有缺陷的金属焊接构件进行特殊处理，即可实现对换能器不可达区域的远程在役监测。
第三，可提升缺陷检测的横向分辨能力。
高阶焊缝特征导波因其强化的能陷效应，可将能量进一步汇聚与焊缝的热点位置(如焊帽、焊趾、焊核、熔合区、热影响区等)。局域声场能量能更有效地与焊缝热点区域的微细缺陷互相作用，进而提高局部缺陷在焊缝横截面上的横向分辨能力。
第四，可提高缺陷检测的轴向定位精度，实现高检测灵敏度。
高阶焊缝特征导波的波长较短，对微小缺陷具有更高的轴向定位精度，且对缺陷的检测灵敏度更高。
第五，实现等效单一导波模式检测。
通过多信号叠加处理方法，可使得叠加后振动信号中目标导波模式提供的波分量显著增强，而显著抑制干扰导波模式提供的波分量，实现等效单一导波模式检测。
第六，通过在长焊缝激励-接收位置增加检测点数量或检测点排列密度，可提高缺陷检出率。
利用本公开实施例提供的技术方案对长焊缝缺陷进行检测，若保持接收传感器排列密度不变，通过增加检测点数量，可提高目标导波模式信号强化效果，进而提高缺陷检出率。若接收传感器排列长度一定，且在检测点排列密度小于一定阈值时，通过增加检测点排列密度，同样可以提高信号叠加效果，进而提高缺陷检出率。
第七，具有广泛的应用场景。
本公开提供的技术方案可以对不同类型的金属焊接构件中的局部缺陷进行检测。例如，本公开提供的技术方案可以对板形、T形、铁轨形、弯角形、圆管形、圆柱形等金属构件焊接接头中的局部缺陷进行检测。其具体可以用于对这些金属焊接构件中焊缝热点位置(焊帽、焊趾、焊核、熔合区、热影响区等)的横向裂纹、轴向裂纹、不完全熔合/焊透、气孔、夹渣等缺陷进行检测。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本公开实施例提供的一种焊缝缺陷检测系统的结构框图；
图2为将图1中激发换能器组以及接收传感器组布置于包括焊缝的构件上的结构示意图；
图3为图2的局部放大图；
图4为与图3对应的目标导波模式的能流密度分布示意图；
图5为本公开实施例提供的一种焊缝缺陷检测方法的流程图；
图6-图9给出了某个焊缝中不同模式焊缝特征导波的频散曲线示意图；
图10-图13给出了某个焊缝中不同模式焊缝特征导波的能流密度分布示意图；
图14和图15为本公开实施例提供的在某一实际应用场景中，振动信号的波形图；
图16和图17为本公开实施例提供的在另一实际应用场景中，振动信号的波形图；
图18为本公开实施例提供的一种实现S150的方法的流程图；
图19为本公开实施例提供的一种焊缝缺陷检测装置的结构示意图；
图20为本公开实施例提供的电子设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
图1为本公开实施例提供的一种焊缝缺陷检测系统的结构框图；图2为将图1中激发换能器组以及接收传感器组布置于包括焊缝的构件上的结构示意图；图3为图2的局部放大图；图4为与图3对应的目标导波模式的能流密度分布示意图。参见图1、图2、图3和图4，该焊缝缺陷检测系统包括：激励单元、信号处理单元、激发换能器组以及至少一个接收传感器组(示例性地，图2中共设置有两个接收传感器组)。
激励单元与激发换能器组电连接，激发换能器组用于布置于包括待检测焊缝的构件上与焊缝厚度方向平行的端面上，激励单元用于形成超声激励信号，激发换能器组将超声激励信号转化为驱动力，进而使其产生的机械振动与目标导波模式的振动状态对应，以激发出焊缝特征导波。可选地，激发换能器组包括至少一个压电片(示例性地，图2和图3中激发换能器组包括8个压电片)，各压电片的具体布置位置根据目标导波模式确定。
接收传感器组用于设置于焊缝的表面；同一接收传感器组包括N个接收传感器，N≥2，且N为正整数；同一接收传感器组中各接收传感器沿焊缝的延伸方向顺次排列。可选地，同一接收传感器组中各接收传感器沿焊缝的延伸方向顺次均布，或以某些特定组合随机排列。可选地，接收传感器为压电片。信号处理单元与各接收传感器均电连接，用于对各接收传感器采集的信号进行处理。
可选地，在实际中，需要根据待检测焊缝尺寸，选择合适的激发换能器组、接收传感器，并布置该焊缝缺陷检测系统。
可选地，该信号处理单元为计算机。
为了便于说明，首先对本发明的整体原理进行说明。
通过激励单元激励，可以在焊缝中形成焊缝特征导波，焊缝特征导波在焊缝中传播时，若焊缝中存在缺陷，一部分导波与缺陷作用后发生反射，一部分保持向前传播，在遇到焊缝端面后被反射，通过接收传感器组检测回波信号，对其进行信号处理，可以得出焊缝缺陷的相关参数。
图5为本公开实施例提供的一种焊缝缺陷检测方法的流程图。该焊缝缺陷检测方法适用于本公开实施例提供的焊缝缺陷检测系统。该方法可以由焊缝缺陷检测装置执行，该装置可以采用软件和/或硬件的方式实现，该装置可配置于电子设备中，例如计算机中。
参见图5，该方法包括：
S110、获取待检测焊缝中不同模式不同频率的焊缝特征导波的特征数据。
通常情况下，焊缝特征导波的模式包括水平剪切(SH)模式、纵向(L)模式、弯曲(F)模式、扭转(T)模式四种模式。
待检测焊缝中不同模式不同频率的焊缝特征导波的特征数据包括下述中的至少一个：频散曲线数据、能流密度分布数据、可激发性数据、导波波长数据、以及缺陷检测灵敏度数据。
本步骤的实现方法有多种，示例地，可以根据焊缝特征数据(如焊缝的类型、焊缝的尺寸等)，利用仿真的方法得到待检测焊缝中不同模式不同频率的焊缝特征导波的特征数据。或者，也可以采用上述焊缝缺陷检测系统，通过控制激励单元形成不同类型的激励信号，使得待检测焊缝中产生不同模式不同频率的焊缝特征导波，进而对所形成的焊缝特征导波进行检测、分析，得到待检测焊缝中不同模式不同频率的焊缝特征导波的特征数据。
S120、基于待检测焊缝中不同模式不同频率的焊缝特征导波的特征数据，确定目标导波模式和频率。
由于不同模式不同频率的焊缝特征导波的缺陷检测空间分辨率、检测精度不同。本步骤的实质是，基于待检测焊缝中不同模式不同频率的焊缝特征导波的特征数据，确定出适用于待检查焊缝的具有较佳的缺陷检测空间分辨率和检测精度的目标导波模式和频率，为后续得到焊缝缺陷数据奠定基础。
下面分别介绍各焊缝特征导波的特征数据的考量方式：
(1)频散曲线数据。示例性地，图6-图9给出了某个焊缝中不同模式焊缝特征导波的频散曲线示意图。在图6-图9中Vs表示体横波的波速。VR表示瑞利波速。比较不同焊缝特征导波频散曲线(如比较SH模式、L模式、F模式、以及T模式)，选择具有低色散和低衰减特性的模式-频率组合。
(2)能流密度分布数据。示例性地，图10-图13给出了某个焊缝中不同模式焊缝特征导波的能流密度分布示意图。图10-图13中，高亮区域(即图中颜色接近白色的区域)是导波能量高度集中的区域，箭头表示质点位移的大小和方向。根据导波能量在焊缝中的聚集情况，选择导波能量高度集中于如焊帽、焊趾、焊核、熔合区以及热影响区等热点位置的模式-频率组合，能流密度的分布情形是由沿导波传播方向的坡印亭值(坡印亭矢量大小)来表示；坡印亭矢量由质点速度矢量的共轭和应力场计算得到：
Figure BDA0003141778620000091
其中，P表示坡印亭矢量，
Figure BDA0003141778620000092
表示质点速度矢量的共轭，σ表示应力场。
(3)可激发性数据。在频率-波数谱中对导波模式进行分解，选择入射波信号振幅较大的导波模式-频率组合。
(4)导波波长数据。由
Figure BDA0003141778620000093
可知，频率越高，波长越短，对微小缺陷的轴向定位精度越高。因此，应选择频率较高的导波模式，从而提高对长焊缝中微小缺陷的检测灵敏度。
(5)缺陷检测灵敏度数据。不同导波模式对于同一类型缺陷的灵敏度不一致。例如SH型焊缝特征导波模式对于孔洞、横向裂纹、轴向裂纹等缺陷的检测灵敏度较高，L型焊缝特征导波模式对于周向裂纹等缺陷的检测灵敏度较高，应选择对缺陷检测灵敏度较高的焊缝特征导波模式。
当待检测焊缝中不同模式不同频率的焊缝特征导波的特征数据包括至少两个时，需要结合各焊缝特征导波的特征数据进行综合考量，确定目标导波模式和频率。
可选地，在执行本步骤时，所确定的目标导波模式可以为阶数确定的目标导波模式(示例性地，所确定的目标导波模式为SH1模式，“SH1”中下角标1表示阶数为1)，也可以为阶数不确定的目标导波模式(示例性地，所确定的目标导波模式为SH模式)。
可选地，目标导波模式的阶数大于或等于1。
可选地，在确定目标导波模式后，基于目标导波模式确定激发换能器组中的各压电片在包括待检测焊缝的构件上与焊缝厚度方向平行的端面上的具体布局方式，以使得所产生的机械振动与目标导波模式的振动状态对应。
S130、控制激励单元形成超声激励信号，以在待检测焊缝中形成目标导波模式和频率的焊缝特征导波，并接收各接收传感器的检测信号。
本步骤中所形成的超声激励信号是以S120中所确定的目标导波模式和频率组合中的频率作为中心频率，经汉宁窗调制的预设周期的正弦波信号。此处，预设周期的具体取值可以根据实际需要确定，本公开对此不作限制。可选地，预设周期的具体取值根据窗口宽度确定。
可选地，可以基于以下两个条件确定预设周期的具体取值：条件一，目标导波模式色散系数低于设定阈值；条件二，目标导波模式与干扰目标导波模式频散特性差异足够大。这样设置，可以提高后续信号叠加效果(即使得目标导波模式被强化，干扰导波模式被削弱)，进而提高缺陷检出率。
此处需要说明的是，在实际检测时，无论选择何种超声激励信号，其在待检测焊缝中形成的焊缝特征导波都会包括至少两个模式，且模式通常是频散的,这意味着在接收到的检测信号中将会存在多个波包,且大部分时候它们会相互交叠,信号分析难度较大。因此，需要明确目标导波模式，排除干扰导波模式的影响，获得等效的单一目标导波模式。下述步骤中S140-S170的目的是获得等效的单一目标导波模式下的振动信号。
S140、在同一接收传感器组中，确定其中一个接收传感器为目标传感器，除目标传感器外的其他接收传感器均为非目标传感器。
示例性地，参见图2，可以定义由靠近激发换能器组指向远离激发换能器组的方向为第一方向。沿第一方向，对同一接收传感器组中各接收传感器进行逐一编号，得到第1接收传感器、第2接收传感器、……、第j接收传感器、……、第N接收传感器。
在执行本步骤时，可以将同一接收传感器组中，任意一个接收传感器作为目标传感器，其余接收传感器作为非目标传感器。示例性地，可以设置第1接收传感器为目标传感器，或者设置第N接收传感器为目标传感器。
S150、基于目标传感器的检测信号，确定与目标传感器对应的第一振动信号；以及基于各非目标传感器的检测信号，确定与各非目标传感器对应的第一振动信号。
S160、基于与各非目标传感器对应的第一振动信号，分别确定与各非目标传感器对应的参考波在目标传感器设置位置的第二振动信号；参考波以非目标传感器设置位置为波源，以由非目标传感器设置位置指向目标传感器设置位置方向为波传播方向，按照目标导波模式的频散特性传播。
本步骤的实现方法有多种，示例性地，假设第m个接收传感器为目标传感器，1≤j≤N，j为正整数，j≠m，m为1至N中的任一正整数。本步骤的实现可以包括：
首先、对与各所述非目标传感器对应的第一振动信号uj(t)进行傅里叶变换，得到与各非目标传感器对应的频率谱信号Uj(ω)。
其次、基于频率谱信号Uj(ω)以及各非目标传感器距目标传感器的距离Sj和目标导波模式的频散特性，得到传播傅里叶谱信号
Figure BDA0003141778620000121
示例性地，假设第1接收传感器为目标传感器，则第j接收传感器为非目标传感器(2≤j≤N，且j为正整数)，第j接收传感器到目标传感器的距离Sj满足：
Sj＝|xj-x1|
其中，xj是第j接收传感器距离激发换能器组所在端面的距离，x1是第1接收传感器(即目标传感器)距离激发换能器组所在端面的距离。
假设第N接收传感器为目标传感器，则第j接收传感器为非目标传感器(1≤j≤N-1，且j为正整数)，第j接收传感器到目标传感器的距离Sj满足：
Sj＝|xj-xN|
其中，xj是第j接收传感器距离激发换能器组所在端面的距离，xN是第N接收传感器(即目标传感器)距离激发换能器组所在端面的距离。
可选地，可以基于频率谱信号Uj(ω)、各非目标传感器距目标传感器的距离Sj以及下式，得到与各非目标传感器对应的传播傅里叶谱信号
Figure BDA0003141778620000122
Figure BDA0003141778620000123
其中，
Figure BDA0003141778620000124
k(ω)和v(ω)是与频率相关的波数和相速度。
最后、对各传播傅里叶谱信号
Figure BDA0003141778620000125
进行傅里叶逆变换，得到第二振动信号
Figure BDA0003141778620000126
第二振动信号
Figure BDA0003141778620000127
为与各非目标传感器对应的参考波在目标传感器设置位置的振动信号。
S170、将与目标传感器对应的第一振动信号和各参考波在目标传感器设置位置的第二振动信号进行叠加，得到叠加后的第三振动信号。
示例性地，假设第1接收传感器为目标传感器，叠加后的第三振动信号u(t)可表示为：
Figure BDA0003141778620000131
其中，u1(t)为与目标传感器对应的第一振动信号，
Figure BDA0003141778620000132
为与第j接收传感器对应的参考波在目标传感器设置位置的第二振动信号。
示例性地，假设第N接收传感器为目标传感器，叠加后的第三振动信号u(t)可表示为：
Figure BDA0003141778620000133
其中，uN(t)为与目标传感器对应的第一振动信号，
Figure BDA0003141778620000134
为与第j接收传感器对应的参考波在目标传感器设置位置的第二振动信号。
进一步地，考虑，如果采用与S160类似的方法研究与目标传感器对应的参考波在目标传感器设置位置的第二振动信号，则会发现，与目标传感器对应的第一振动信号与参考波在目标传感器设置位置的第二振动信号一致。即，假设第1接收传感器为目标传感器，u1(t)为第1接收传感器对应的第一振动信号，
Figure BDA0003141778620000135
为与第1接收传感器对应的参考波在目标传感器设置位置的第二振动信号，有
Figure BDA0003141778620000136
假设第N接收传感器为目标传感器，uN(t)为与第N接收传感器对应的第一振动信号，
Figure BDA0003141778620000137
为与第N接收传感器对应的参考波在目标传感器设置位置的第二振动信号，有
Figure BDA0003141778620000138
因此，在执行本步骤时，叠加后的第三振动信号u(t)还可以表示为
Figure BDA0003141778620000139
S180、基于叠加后的第三振动信号，确定待检测构件中的焊缝缺陷数据。
本步骤的实质是通过对叠加后的第三振动信号进行分析，对待检测构件中的焊缝缺陷进行精准定位和尺寸评价。
可选地本步骤的具体实现方法为：基于叠加后的第三振动信号中的入射波信号以及反射波信号，确定待检测构件中的焊缝缺陷数据。
在实际确定待检测构件中的焊缝缺陷数据时，可选地，可以依据以下方法确定焊缝缺陷数据：若反射回波信号中存在波信号分量振幅明显高于噪声基底，则焊缝中存在缺陷；根据激励波形与叠加波信号的缺陷回波波形的时间差和选定导波模式频散关系计算得到缺陷距离激励源(即激发换能器组)距离，即对焊缝缺陷进行精确定位；根据选定模式频散关系和叠加波信号振幅对焊缝缺陷进行尺寸评估。
下面结合具体示例进行说明：
选择焊接板作为待测样品，将本公开提供的焊缝缺陷检测系统布置于待测样品上。选择500kHz下的SH1型焊缝导波模式为目标导波模式，由激励单元产生以500kHz作为中心频率汉宁窗调制的5周期正弦波信号；沿长焊缝结构在接收区域线阵排列N个接收传感器，将N个接收传感器沿第一方向按顺序进行编号；将第j个接收传感器接收到的振动信号uj(t)通过傅里叶变换获得其频率谱Uj(ω)。
若选择第N个接收传感器为目标传感器(即最远离激发换能器组所处端面的接收传感器)，根据SH1型导波模式的频散特性和第j个接收传感器到目标传感器的距离，由频率谱Uj(ω)计算得到传播傅里叶谱
Figure BDA0003141778620000141
传播傅里叶谱
Figure BDA0003141778620000142
经快速傅里叶逆变换得到振动信号
Figure BDA0003141778620000143
将N-1个非目标传感器对应的振动信号
Figure BDA0003141778620000144
与目标传感器记录的振动信号uN(t)进行叠加，产生合成振动信号u(t)。
图14和图15为本公开实施例提供的在某一实际应用场景中，振动信号的波形图。其中，图14为第N个接收传感器记录的振动信号，图15为通过叠加合成的振动信号。焊缝特征导波沿着焊缝结构传播过程中，激发出振幅相当的SH1和SH3两种高阶特征导波模式，呈现出多模式并存的特性，不能实现单一导波模式检测。对比图14和图15，与第N个接收传感器记录的振动信号相比，叠加后振动信号中SH1焊缝导波模式相关入射幅值增强，而SH3导波模式的相关入射幅值大幅削弱，因此，采用上述技术方案可以实现等效单一导波模式检测。
假设选择第1个接收传感器为目标传感器(即最靠近激发换能器组所处端面的接收传感器)，根据SH1模式的频散特性和第j个接收传感器到目标传感器的距离，由频率谱Uj(ω)计算得到传播傅里叶谱
Figure BDA0003141778620000151
再经快速傅里叶逆变换得到振动信号
Figure BDA0003141778620000152
将N-1个非目标传感器对应的振动信号
Figure BDA0003141778620000153
与目标传感器记录的振动信号uN(t)进行叠加，产生合成振动信号u(t)。
图16和图17为本公开实施例提供的在另一实际应用场景中，振动信号的波形图。其中，图16为第1个接收传感器记录的振动信号，图17为通过叠加合成的振动信号。焊缝特征导波沿着焊缝结构传播过程中，能够激发出SH1和SH3两种高阶特征导波模式，呈现出了多模式并存的特性。参见图16，第1个接收传感器记录的振动信号中，SH1反射波信号与噪声的基底相当，因此从原始波信号中不能准确识别出损伤位置。对比图15和图16，与第1个接收传感器记录的振动信号相比，叠加后振动信号中SH1焊缝导波模式相关反射幅值增强，具有最高的振幅，远远超出噪声基底，而SH3导波模式的相关幅值大幅削弱。因此，采用上述技术方案可以实现等效单一导波模式检测。
需要说明的是，当选择第1个接收传感器为目标传感器时，入射波包也会反向传播，在增强反射波形出现之前，其振幅和相位在较长时间跨度内发生非相干性叠加。
与现有技术相比，本公开实施例技术方案至少具有如下有益效果：
第一、可实现长焊缝结构中缺陷的高效率、全覆盖检测。
本公开实施例技术方案采用焊缝特征导波进行焊缝缺陷检测。由于焊缝特征导波的能陷效应(即超声声场能量局域于焊缝传播并抑制其向邻接母材的泄露)，会使得焊缝特征导波沿焊缝传播衰减系数较低，可实现远距离扫查。相较于采用传统的超声体波检测，采用本公开实施例提供的焊缝特征导波检测可实现对长焊缝结构中缺陷的高效率、全覆盖、无死角检测。
此外，焊缝特征导波检测只需在长焊缝结构的单个换能器位置激励，不需要频繁更换位置，即可由焊缝特征导波对长焊缝实现自动扫查。相较于采用传统的无损检测方法相比，其效率显著提高。
第二，可实现远程在役监测。
由于本公开实施例技术方案可远程探测，且激励传感器和接收传感器的布置位置灵活，采用本公开实施例技术方案进行焊缝缺陷检测的过程中，不需要对带有缺陷的金属焊接构件进行特殊处理，即可实现对换能器不可达区域的远程在役监测。
第三，可提升缺陷检测的横向分辨能力。
高阶焊缝特征导波因其强化的能陷效应，可将能量进一步汇聚与焊缝的热点位置(如焊帽、焊趾、焊核、熔合区、热影响区等)。局域声场能量能更有效地与焊缝热点区域的微细缺陷互相作用，进而提高局部缺陷在焊缝横截面上的横向分辨能力。
第四，可提高缺陷检测的轴向定位精度，实现高检测灵敏度。
高阶焊缝特征导波的波长较短，对微小缺陷具有更高的轴向定位精度，且对缺陷的检测灵敏度更高。
第五，实现等效单一导波模式检测。
通过多信号叠加处理方法，可使得叠加后振动信号中目标导波模式提供的波分量显著增强，而显著抑制干扰导波模式提供的波分量，实现等效单一导波模式检测。
第六，通过在长焊缝激励-接收位置增加检测点数量或检测点排列密度，可提高缺陷检出率。
利用本公开实施例提供的技术方案对长焊缝缺陷进行检测，若保持接收传感器排列密度不变，通过增加检测点数量，可提高目标导波模式信号强化效果，进而提高缺陷检出率。若接收传感器排列长度一定，且在检测点排列密度小于一定阈值时，通过增加检测点排列密度，同样可以提高信号叠加效果，进而提高缺陷检出率。
第七，具有广泛的应用场景。
本公开提供的技术方案可以对不同类型的金属焊接构件中的局部缺陷进行检测。例如，本公开提供的技术方案可以对板形、T形、铁轨形、弯角形、圆管形、圆柱形等金属构件焊接接头中的局部缺陷进行检测。其具体可以用于对这些金属焊接构件中焊缝热点位置(焊帽、焊趾、焊核、熔合区、热影响区等)的横向裂纹、轴向裂纹、不完全熔合/焊透、气孔、夹渣等缺陷进行检测。
图18为本公开实施例提供的一种实现S150的方法的流程图。参见图18，若目标导波模式可以为阶数确定的目标导波模式，该方法包括：
S161、基于同一接收传感器组中各所述接收传感器的检测信号，得到第一波信号u(x,t)，其中，当x取任一接收传感器到激发换能器组所在端面的距离时，u(x,t)为所述任一接收传感器的检测信号。
示例性地，第一波信号u(x,t)可表示为：
u(x,t)＝A(ω)ei(ωt-kx-θ)
其中，A(ω)为频率变化的幅值，角频率ω＝2πf，波数
Figure BDA0003141778620000171
c为相速度，θ为相位。
此处需要说明的是，第一波信号u(x,t)是一个通式。当将任一接收传感器到激发换能器组所在端面的距离作为x，带入第一波信号u(x,t)后，可以得到该任一接收传感器的所采集的检测信号的表达式。
S162、对第一波信号u(x,t)进行滤波，得到只含目标导波模式的第二波信号u0(x,t)。
本步骤的实现方法有多种，示例性地，本步骤的实现方法包括：
首先、对所述第一波信号u(x,t)进行二维傅里叶变换，得到波振幅信号H(eik,ei ω)。
本公开技术方案是借助接收传感器进行信号采集。由于接收传感器存在一定尺寸，无法实现沿第一方向对各位置信号进行连续采集。因此，在此步骤中应当选择离散二维傅里叶变换。
时间的傅里叶变换可以实现时域到频域的转换，而空间的傅里叶变换可以实现频域到波数域的转换，从而可得到各个模式的幅值和波数。将第一波信号u(x,t)进行时间和空间傅里叶变换。具体可以使用下述公式实施时间和空间傅里叶变换，得到波振幅信号：
Figure BDA0003141778620000181
Figure BDA0003141778620000182
其中，N，M分别是离散空间和离散时间的序列长度，nx是离散空间序列号，nt是离散时间序列号。
其次、利用二维带通滤波器对波振幅信号H(eik,eiω)进行滤波，得到只含目标导波模式的波振幅信号
Figure BDA0003141778620000183
示例性地，若选定SH1目标导波模式，在控制激励单元形成超声激励信号时，会使得在焊缝结构中，同时存在SH3导波模式。此时SH3为干扰模式。将变换后的结果通过二维带通滤波器进行滤波，滤波后只得到选定模式-频率组合的入射和反射波信号，即得到只含单一导波模式(SH1模式信号)的信号，在k-f域内，由二维带通滤波器S(k,f)，使得
Figure BDA0003141778620000184
ω＝2πf
区域Q在k-f域内由目标导波模式的频散曲线确定，设目标导波模式的频散曲线的频率-波数关系为k＝d(f)，Q由下式构造
Figure BDA0003141778620000191
f∈[fmin,fmax]
式中Q(f)为滤波器函数，d(f)为目标模式函数，ε为通带区间宽度，[fmin,fmax]为分析频率区间；信号经二维傅里叶变换的波数-频率信号H(eik,eiω)通过滤波作用结果为
Figure BDA0003141778620000192
再次、对滤波后只含目标导波模式的波振幅信号
Figure BDA0003141778620000193
进行二维傅里叶逆变换，得到只含目标导波模式第二波信号u0(x,t)。
可选地，可以利用下式进行离散二维傅里叶逆变换。
Figure BDA0003141778620000194
其中，N，M分别是离散波数和离散频率的序列长度，nk是离散波数序列号，nf是离散频率序列号。
S163、基于第二波信号u0(x,t)，得到与各接收传感器(包括目标传感器和非目标传感器)对应的第一振动信号uj(t)。
可选地，可以将各第二波信号u0(x,t)对应的接收传感器的位置信息(即接收传感器到激发换能器组所在端面的距离)作为x带入到u0(x,t)中，得到与各非目标传感器对应的第一振动信号uj(t)。
下面结合具体示例进行说明：
选择焊接板作为待测样品，在焊接板的一端焊帽的边缘布置激发换能器组；选择500kHz下的SH1型焊缝导波模式为目标导波模式，由激励单元产生以500kHz作为中心频率汉宁窗调制的5周期正弦波信号；沿长焊缝结构在接收区域线阵排列N个接收传感器，将N个接收传感器沿第一方向按顺序进行编号；将第j个接收传感器获得的波信号uj(x,t)进行二维傅里叶变换，得到频率-波数谱，在频率-波数谱中对SH型导波模式进行了分解，得到SH1、SH3等导波模式。将选定模式-频率组合的入射和反射波信号进行滤波，得到只含单一导波模式的信号，即SH1模式信号。将滤波后选定模式的入射和反射波信号进行二维傅里叶逆变换，得到时间域和空间域上为时间和振幅的信号uj(t)。将第j个传感器接收到的时间信号uj(t)通过傅里叶变换获得其频率谱Uj(ω)。
若选择第N个接收传感器为目标传感器(即最远离激发换能器组所处端面的接收传感器)，根据SH1型导波模式的频散特性和第j个接收传感器到目标传感器的距离，由频率谱Uj(ω)计算得到传播傅里叶谱
Figure BDA0003141778620000201
传播傅里叶谱
Figure BDA0003141778620000202
经快速傅里叶逆变换得到振动信号
Figure BDA0003141778620000203
将N-1个非目标传感器对应的振动信号
Figure BDA0003141778620000204
与目标传感器记录的振动信号uN(t)进行叠加，产生合成振动信号u(t)。
继续参见图14和图15，与第N个接收传感器记录的振动信号相比，叠加后振动信号中SH1焊缝导波模式相关入射幅值增强，实现了单一导波模式检测。
在具体进行缺陷识别时，通过比较叠加后振动信号u(t)中入射波信号与透射波信号的相位、幅值的区别，来识别缺陷；根据目标导波模式频散关系和相位差可计算得到缺陷位置，对焊缝中缺陷进行精确定位；根据目标导波模式幅值变化量对焊缝缺陷进行尺寸评估。
假设选择第1个接收传感器为目标传感器(即最靠近激发换能器组所处端面的接收传感器)，根据SH1模式的频散特性和第j个接收传感器到目标传感器的距离，由频率谱Uj(ω)计算得到传播傅里叶谱
Figure BDA0003141778620000205
再经快速傅里叶逆变换得到振动信号
Figure BDA0003141778620000206
将N-1个非目标传感器对应的振动信号
Figure BDA0003141778620000207
与目标传感器记录的振动信号uN(t)进行叠加，产生合成振动信号。
继续参见图16和图17，与第N个接收传感器记录的振动信号相比，叠加后的振动信号u(t)反射回波信号中SH1焊缝导波模式相关反射幅值增强，具有最高的振幅，远远超出噪声基底。值得注意的是，入射波包也会反向传播，在增强反射波形出现之前，其振幅和相位在较长时间跨度内发生非相干性叠加。
继续参见图17，观察叠加后的振动信号u(t)，图中水平虚线代表噪声水平，若叠加后振动信号u(t)中反射回波信号分量振幅大于6dB噪声水平，则焊缝中存在缺陷。图17中叠加后的振动信号中存在两处反射回波信号分量振幅明显高于6dB，则焊缝中存在两处缺陷；根据SH1模式频散关系和相位差可计算得到缺陷距离激发换能器组距离，从而对焊缝中缺陷进行精确定位；根据SH1模式频散关系和合成波信号振幅对焊缝缺陷进行尺寸评估。
上述技术方案的实质，首先对接收传感器采集的信号进行预处理，具体为过滤掉除目标导波模式之外的其他导波模式，然后将预处理的信号进行叠加，这样设置可以进一步减小干扰模式提供的波分量振幅，提高目标导波模式与干扰模式之间的对比度，提高信号叠加效果，便于在信号分析时，区分目标导波模式相位、振幅，从而识别裂纹位置、大小，提高检测精度。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。
图19为本公开实施例提供的一种焊缝缺陷检测装置的结构示意图。所述焊缝缺陷检测装置应用于焊缝缺陷检测系统。
所述焊缝缺陷检测系统包括：激励单元、信号处理单元、激发换能器组以及至少一个接收传感器组；所述激励单元与所述激发换能器组电连接，所述激发换能器组用于布置于包括待检测焊缝的构件上与焊缝厚度方向平行的端面上，所述激励单元用于形成超声激励信号，所述激发换能器组将所述超声激励信号转化为驱动力，进而使其产生的机械振动与目标导波模式的振动状态对应，以激发出焊缝特征导波；所述接收传感器组用于设置于焊缝的表面；同一接收传感器组包括N个接收传感器，N≥2，且N为正整数；同一接收传感器组中各接收传感器均沿所述焊缝的延伸方向顺次排列；所述信号处理单元与各所述接收传感器均电连接，用于对各所述接收传感器采集的信号进行处理；
参见图19，所述焊缝缺陷检测装置包括：
特征数据获取模块210，用于获取待检测焊缝中不同模式不同频率的焊缝特征导波的特征数据；
超声激励信号确定模块220，基于所述待检测焊缝中不同模式不同频率的焊缝特征导波的特征数据，确定目标导波模式和频率；
信号输入及接收模块230，用于控制所述激励单元形成所述超声激励信号，以在所述待检测焊缝中形成目标导波模式和频率的焊缝特征导波，并接收各所述接收传感器的检测信号；
目标传感器确定模块240，用于在同一接收传感器组中，确定其中一个接收传感器为目标传感器，除所述目标传感器外的其他接收传感器均为非目标传感器；
数据处理模块250，用于基于所述目标传感器的检测信号，确定与所述目标传感器对应的第一振动信号；以及基于各所述非目标传感器的检测信号，确定与各所述非目标传感器对应的第一振动信号；基于与各所述非目标传感器对应的第一振动信号，分别确定与各所述非目标传感器对应的参考波在所述目标传感器设置位置的第二振动信号；所述参考波以所述非目标传感器设置位置为波源，以由所述非目标传感器设置位置指向所述目标传感器设置位置方向为波传播方向，按照所述目标导波模式的频散特性传播；将与所述目标传感器对应的第一振动信号和各所述参考波在所述目标传感器设置位置的第二振动信号进行叠加，得到叠加后的第三振动信号；基于叠加后的第三振动信号，确定待检测构件中的焊缝缺陷数据。
进一步地，所述待检测焊缝中不同模式不同频率的焊缝特征导波的特征数据包括下述中的至少一个：
频散曲线数据、能流密度分布数据、可激发性数据、导波波长数据、以及缺陷检测灵敏度数据。
进一步地，所述数据处理模块250，用于：
对与各所述非目标传感器对应的第一振动信号uj(t)进行傅里叶变换，得到与各所述非目标传感器对应的频率谱信号Uj(ω)；
基于频率谱信号Uj(ω)以及各所述非目标传感器距所述目标传感器的距离Sj，得到传播傅里叶谱信号
Figure BDA0003141778620000231
对各传播傅里叶谱信号
Figure BDA0003141778620000232
进行傅里叶逆变换，得到与各所述非目标传感器对应的参考波在所述目标传感器设置位置的第二振动信号
Figure BDA0003141778620000233
其中，假设第m个接收传感器为目标传感器，1≤j≤N，j为正整数，j≠m，m为1至N中的任一正整数。
进一步地，所述目标导波模式为阶数确定的目标导波模式；
所述数据处理模块250，用于：
基于同一接收传感器组中各所述接收传感器的检测信号，得到第一波信号u(x,t)，其中，当x取任一接收传感器到激发换能器组所在端面的距离时，u(x,t)为所述任一接收传感器的检测信号；
对所述第一波信号u(x,t)进行滤波，得到只含所述目标导波模式的第二波信号u0(x,t)；
基于所述第二波信号u0(x,t)，得到与各所述接收传感器对应的第一振动信号uj(t)。
进一步地，所述数据处理模块250，用于：
对所述第一波信号u(x,t)进行二维傅里叶变换，得到波振幅信号H(eik,eiω)；
利用二维带通滤波器对所述波振幅信号H(eik,eiω)进行滤波，得到只含所述目标导波模式的波振幅信号
Figure BDA0003141778620000234
对只含所述目标导波模式的波振幅信号
Figure BDA0003141778620000235
进行二维傅里叶逆变换，得到只含所述目标导波模式的第二波信号u0(x,t)。
进一步地，所述数据处理模块250，用于：
基于叠加后的第三振动信号中的入射波信号以及反射波信号，确定待检测构件中的焊缝缺陷数据。
以上实施例公开的装置能够实现以上各方法实施例公开的方法的流程，具有相同或相应的有益效果。为避免重复，在此不再赘述。
图20为本公开实施例提供的电子设备的硬件结构示意图，如图20所示，该电子设备可以包括计算机、手机、PAD等智能终端，该电子设备包括：
一个或多个处理器301，图20中以一个处理器301为例；
存储器302；
所述电子设备还可以包括：输入装置303和输出装置304。
所述电子设备中的处理器301、存储器302、输入装置303和输出装置304可以通过总线或者其他方式连接，图20中以通过总线连接为例。
存储器302作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本公开实施例中的焊缝缺陷检测方法对应的程序指令/模块。处理器301通过运行存储在存储器302中的软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的焊缝缺陷检测方法。
存储器302可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据电子设备的使用所创建的数据等。此外，存储器302可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态性固态存储器件。在一些实施例中，存储器302可选包括相对于处理器301远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至终端设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置303可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与电子设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置304可包括显示屏等显示设备。
本公开实施例还提供一种包含计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储程序或指令，该程序或指令使计算机执行行时用于执行一种焊缝缺陷检测方法，该方法包括：
获取待检测焊缝中不同模式不同频率的焊缝特征导波的特征数据；
基于所述待检测焊缝中不同模式不同频率的焊缝特征导波的特征数据，确定目标导波模式和频率；
控制所述激励单元形成所述超声激励信号，以在所述待检测焊缝中形成目标导波模式和频率的焊缝特征导波，并接收各所述接收传感器的检测信号；
在同一接收传感器组中，确定其中一个接收传感器为目标传感器，除所述目标传感器外的其他接收传感器均为非目标传感器；
基于所述目标传感器的检测信号，确定与所述目标传感器对应的第一振动信号；以及基于各所述非目标传感器的检测信号，确定与各所述非目标传感器对应的第一振动信号；
基于与各所述非目标传感器对应的第一振动信号，分别确定与各所述非目标传感器对应的参考波在所述目标传感器设置位置的第二振动信号；所述参考波以所述非目标传感器设置位置为波源，以由所述非目标传感器设置位置指向所述目标传感器设置位置方向为波传播方向，按照所述目标导波模式的频散特性传播；
将与所述目标传感器对应的第一振动信号和各所述参考波在所述目标传感器设置位置的第二振动信号进行叠加，得到叠加后的第三振动信号；
基于叠加后的第三振动信号，确定待检测构件中的焊缝缺陷数据。
可选的，该计算机可执行指令在由计算机处理器执行时还可以用于执行本公开任意实施例所提供的焊缝缺陷检测方法的技术方案。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本公开可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本公开的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本公开各个实施例所述的方法。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种焊缝缺陷检测方法，其特征在于，所述焊缝缺陷检测方法适用于焊缝缺陷检测系统；
所述焊缝缺陷检测系统包括：激励单元、信号处理单元、激发换能器组以及至少一个接收传感器组；所述激励单元与所述激发换能器组电连接，所述激发换能器组用于布置于包括待检测焊缝的构件上与焊缝厚度方向平行的端面上，所述激励单元用于形成超声激励信号，所述激发换能器组将所述超声激励信号转化为驱动力，进而使其产生的机械振动与目标导波模式的振动状态对应，以激发出焊缝特征导波；所述接收传感器组用于设置于焊缝的表面；同一接收传感器组包括N个接收传感器，N≥2，且N为正整数；同一接收传感器组中各接收传感器均沿所述焊缝的延伸方向顺次排列；所述信号处理单元与各所述接收传感器均电连接，用于对各所述接收传感器采集的信号进行处理；
所述焊缝缺陷检测方法包括：
获取待检测焊缝中不同模式不同频率的焊缝特征导波的特征数据；
基于所述待检测焊缝中不同模式不同频率的焊缝特征导波的特征数据，确定目标导波模式和频率；
控制所述激励单元形成所述超声激励信号，以在所述待检测焊缝中形成目标导波模式和频率的焊缝特征导波，并接收各所述接收传感器的检测信号；
在同一接收传感器组中，确定其中一个接收传感器为目标传感器，除所述目标传感器外的其他接收传感器均为非目标传感器；
基于所述目标传感器的检测信号，确定与所述目标传感器对应的第一振动信号；以及基于各所述非目标传感器的检测信号，确定与各所述非目标传感器对应的第一振动信号；
基于与各所述非目标传感器对应的第一振动信号，分别确定与各所述非目标传感器对应的参考波在所述目标传感器设置位置的第二振动信号；所述参考波以所述非目标传感器设置位置为波源，以由所述非目标传感器设置位置指向所述目标传感器设置位置方向为波传播方向，按照所述目标导波模式的频散特性传播；
将与所述目标传感器对应的第一振动信号和各所述参考波在所述目标传感器设置位置的第二振动信号进行叠加，得到叠加后的第三振动信号；
基于叠加后的第三振动信号，确定待检测构件中的焊缝缺陷数据。
2.根据权利要求1所述的焊缝缺陷检测方法，其特征在于，所述待检测焊缝中不同模式不同频率的焊缝特征导波的特征数据包括下述中的至少一个：
频散曲线数据、能流密度分布数据、可激发性数据、导波波长数据、以及缺陷检测灵敏度数据。
3.根据权利要求1所述的焊缝缺陷检测方法，其特征在于，所述基于与各所述非目标传感器对应的第一振动信号，分别确定与各所述非目标传感器对应的参考波在所述目标传感器设置位置的第二振动信号；包括：
对与各所述非目标传感器对应的第一振动信号uj(t)进行傅里叶变换，得到与各所述非目标传感器对应的频率谱信号Uj(ω)；
基于频率谱信号Uj(ω)以及各所述非目标传感器距所述目标传感器的距离Sj和目标导波模式的频散特性，得到传播傅里叶谱信号
Figure FDA0003141778610000021
对各传播傅里叶谱信号
Figure FDA0003141778610000022
进行傅里叶逆变换，得到与各所述非目标传感器对应的参考波在所述目标传感器设置位置的第二振动信号
Figure FDA0003141778610000023
其中，假设第m个接收传感器为目标传感器，1≤j≤N，j为正整数，j≠m，m为1至N中的任一正整数。
4.根据权利要求3所述的焊缝缺陷检测方法，其特征在于，还包括：
所述目标导波模式为阶数确定的目标导波模式；
所述基于所述目标传感器的检测信号，确定与所述目标传感器对应的第一振动信号；以及基于各所述非目标传感器的检测信号，确定与各所述非目标传感器对应的第一振动信号，还包括：
基于同一接收传感器组中各所述接收传感器的检测信号，得到第一波信号u(x,t)，其中，当x取任一接收传感器到激发换能器组所在端面的距离时，u(x,t)为所述任一接收传感器的检测信号；
对所述第一波信号u(x,t)进行滤波，得到只含所述目标导波模式的第二波信号u0(x,t)；
基于所述第二波信号u0(x,t)，得到与各所述接收传感器对应的第一振动信号uj(t)。
5.根据权利要求4所述的焊缝缺陷检测方法，其特征在于，所述对所述第一波信号进行滤波，得到只含所述目标导波模式的第二波信号，包括：
对所述第一波信号u(x,t)进行二维傅里叶变换，得到波振幅信号H(eik,eiω)；
利用二维带通滤波器对所述波振幅信号H(eik,eiω)进行滤波，得到只含所述目标导波模式的波振幅信号
Figure FDA0003141778610000031
对只含所述目标导波模式的波振幅信号
Figure FDA0003141778610000032
进行二维傅里叶逆变换，得到只含所述目标导波模式的第二波信号u0(x,t)。
6.根据权利要求1所述的焊缝缺陷检测方法，其特征在于，所述基于叠加后的第三振动信号，确定待检测构件中的焊缝缺陷数据，包括：
基于叠加后的第三振动信号中的入射波信号以及反射波信号，确定待检测构件中的焊缝缺陷数据。
7.一种焊缝缺陷检测装置，其特征在于，所述焊缝缺陷检测装置应用于焊缝缺陷检测系统；
所述焊缝缺陷检测系统包括：激励单元、信号处理单元、激发换能器组以及至少一个接收传感器组；所述激励单元与所述激发换能器组电连接，所述激发换能器组用于布置于包括待检测焊缝的构件上与焊缝厚度方向平行的端面上，所述激励单元用于形成超声激励信号，所述激发换能器组将所述超声激励信号转化为驱动力，进而使其产生的机械振动与目标导波模式的振动状态对应，以激发出焊缝特征导波；所述接收传感器组用于设置于焊缝的表面；同一接收传感器组包括N个接收传感器，N≥2，且N为正整数；同一接收传感器组中各接收传感器均沿所述焊缝的延伸方向顺次排列；所述信号处理单元与各所述接收传感器均电连接，用于对各所述接收传感器采集的信号进行处理；
所述焊缝缺陷检测装置包括：
特征数据获取模块，用于获取待检测焊缝中不同模式不同频率的焊缝特征导波的特征数据；
超声激励信号确定模块，基于所述待检测焊缝中不同模式不同频率的焊缝特征导波的特征数据，确定目标导波模式和频率；
信号输入及接收模块，用于控制所述激励单元形成所述超声激励信号，以在所述待检测焊缝中形成目标导波模式和频率的焊缝特征导波，并接收各所述接收传感器的检测信号；
目标传感器确定模块，用于在同一接收传感器组中，确定其中一个接收传感器为目标传感器，除所述目标传感器外的其他接收传感器均为非目标传感器；
数据处理模块，用于基于所述目标传感器的检测信号，确定与所述目标传感器对应的第一振动信号；以及基于各所述非目标传感器的检测信号，确定与各所述非目标传感器对应的第一振动信号；基于与各所述非目标传感器对应的第一振动信号，分别确定与各所述非目标传感器对应的参考波在所述目标传感器设置位置的第二振动信号；所述参考波以所述非目标传感器设置位置为波源，以由所述非目标传感器设置位置指向所述目标传感器设置位置方向为波传播方向，按照所述目标导波模式的频散特性传播；将与所述目标传感器对应的第一振动信号和各所述参考波在所述目标传感器设置位置的第二振动信号进行叠加，得到叠加后的第三振动信号；基于叠加后的第三振动信号，确定待检测构件中的焊缝缺陷数据。
8.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器和存储器；
所述处理器通过调用所述存储器存储的程序或指令，用于执行如权利要求1至6任一项所述方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储程序或指令，所述程序或指令使计算机执行如权利要求1至6任一项所述方法的步骤。
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