CN113533526A - 超声相控阵界面脱粘缺陷全聚焦c扫描成像方法及系统 - Google Patents
超声相控阵界面脱粘缺陷全聚焦c扫描成像方法及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113533526A CN113533526A CN202110613048.XA CN202110613048A CN113533526A CN 113533526 A CN113533526 A CN 113533526A CN 202110613048 A CN202110613048 A CN 202110613048A CN 113533526 A CN113533526 A CN 113533526A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- full
- data set
- effective aperture
- matrix
- correlation coefficient
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
- G01N29/06—Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
- G01N29/0609—Display arrangements, e.g. colour displays
- G01N29/0645—Display representation or displayed parameters, e.g. A-, B- or C-Scan
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
- G06F17/10—Complex mathematical operations
- G06F17/16—Matrix or vector computation, e.g. matrix-matrix or matrix-vector multiplication, matrix factorization
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/023—Solids
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Pathology (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Databases & Information Systems (AREA)
- Algebra (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
本发明公开一种超声相控阵界面脱粘缺陷全聚焦C扫描成像方法及系统,先基于皮尔逊相关法计算全矩阵数据集中两个回波信号间的相关系数,并构建相关系数矩阵,然后根据相关系数矩阵确定有效孔径下的全矩阵数据集;最后根据有效孔径下的全矩阵数据集实现界面脱粘缺陷的全聚焦C扫描成像。本发明在成像时基于皮尔逊相关法确定超声相控阵检测时的超声阵列有效孔径下的全矩阵数据集,进而基于有效孔径下的全矩阵数据集实现界面脱粘缺陷的全聚焦C扫描成像,从而提高成像效果的同时可减少冗余计算信息,提高成像效率。
Description
技术领域
本发明涉及扫描成像技术领域,特别是涉及一种超声相控阵界面脱粘缺陷全聚焦C扫描成像方法及系统。
背景技术
复合粘接构件广泛应用在国防和航天工业中,如固体火箭发动机中推进剂药柱与包覆层的粘接、绝热层与外壳的粘接、复合材料和多项材料的异质界面以及多晶体中的粘接等。由于粘接界面两侧材料的性能差异,界面处的应力作用以及施工过程中存在外界的干扰因素,会造成复合材料粘接构件在制造和使用过程中产生脱粘缺陷,对构件的安全性产生了极大的威胁,因此对粘接界面进行有效的脱粘缺陷检测就变得非常必要。
随着计算机和电子等技术的发展,超声相控阵捡测技术在近几年取得了快速的发展和应用,超声相控阵检测技术具有传统超声波探伤无法比拟的检测优势。其采用超声阵列辐射器,可通过控制各阵元的时延实现声束在任意方向及位置的偏转和聚焦,从而实现在检测区域多角度大范围的扫查。目前在超声相控阵自动检测系统实现脱粘缺陷成像时,常用的成像方法为C扫描成像,传统C扫描成像时存在脱粘缺陷处与好粘处成像对比度低,检测精度不高的问题。全聚焦成像是近几年来工业超声相控阵无损检测领域的研究热点,全聚焦成像过程基于全矩阵数据,通过对被测区域的每一个点进行聚焦合成实现成像,该成像方法可有效提高成像效果,但存在信息处理计算量大的缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种超声相控阵界面脱粘缺陷全聚焦C扫描成像方法及系统,提高成像效果的同时减少冗余计算信息,提高成像效率。
为实现上述目的,本发明提供了一种超声相控阵界面脱粘缺陷全聚焦C扫描成像方法,所述方法包括:
采集复合构件界面的回波信号,并构成全矩阵数据集;所述全矩阵数据集由N×N个回波信号组成的,其中,N为相控阵列换能器中阵元的个数;
基于皮尔逊相关法计算所述全矩阵数据集中两个回波信号间的相关系数,并构建相关系数矩阵;
根据所述相关系数矩阵确定有效孔径下的全矩阵数据集;
根据所述有效孔径下的全矩阵数据集实现界面脱粘缺陷的全聚焦C扫描成像。
可选地,所述基于皮尔逊相关法计算所述全矩阵数据集中两个回波信号间的相关系数的具体公式为:
其中,hii表示第i个阵元发射超声波由第i个阵元接收的回波信号,hij表示第i个阵元发射超声波由第j个阵元接收的回波信号,kij表示回波信号hii与回波信号hij间的相关系数,M表示信号的采样点个数。
可选地,所述根据所述相关系数矩阵确定有效孔径下的全矩阵数据集,具体包括:
根据所述相关系数矩阵进行归一化处理,获得归一化矩阵;
统计所述归一化矩阵中每行为1的个数,并选取最小个数作为超声阵列脱粘检测的有效孔径个数S;
从所述相关系数矩阵中每行按照相关系数从大到小依次选取S个,形成强相关系数矩阵;
根据所述强相关系数矩阵确定有效孔径下的全矩阵数据集。
可选地,归一化处理的条件为:|kij|≥0.6的设为1,|kij|<0.6的设为0;其中,hii表示第i个阵元发射超声波由第i个阵元接收的回波信号,hij表示第i个阵元发射超声波由第j个阵元接收的回波信号,kij表示回波信号hii与回波信号hij间的相关系数。
可选地,所述根据所述有效孔径下的全矩阵数据集实现界面脱粘缺陷的全聚焦C扫描成像,具体包括:
从1号阵元下方开始,以阵元间距大小d为步进,到N号阵元下方位置结束,共有N个成像位置;
在成像位置1处;从有效孔径下的全矩阵数据集H1中选取第一行数据,依次提取有效孔径下的全矩阵数据h′11-h′1S界面位置处特征的声压幅值,记作I11-I1S,从而得到位置1处的声压总幅值其中,I1i表示成像位置1处第i个特征的声压幅值,S表示有效孔径下的全矩阵数据集H1中总列数;
在成像位置2处;从有效孔径下的全矩阵数据集H1中选取第二行数据,依次提取有效孔径下的全矩阵数据h′21-h′2S界面位置处特征的声压幅值,记作I21-I2S,从而得到位置2处的声压总幅值其中,I2i表示第2成像位置处第i个特征的声压幅值;
以此类推,依次计算N个成像位置处的声压总幅值;
对N个成像位置处的声压总幅值进行归一化处理,得到被检测区域的全聚焦C扫描成像图。
本发明还公开一种超声相控阵界面脱粘缺陷全聚焦C扫描成像系统,所述系统包括:
全矩阵数据集确定模块,用于采集复合构件界面的回波信号,并构成全矩阵数据集;所述全矩阵数据集由N×N个回波信号组成的,其中,N为相控阵列换能器中阵元的个数;
相关系数矩阵确定模块,用于基于皮尔逊相关法计算所述全矩阵数据集中两个回波信号间的相关系数,并构建相关系数矩阵;
有效孔径下的全矩阵数据集确定模块,用于根据所述相关系数矩阵确定有效孔径下的全矩阵数据集;
全聚焦C扫描成像模块,用于根据所述有效孔径下的全矩阵数据集实现界面脱粘缺陷的全聚焦C扫描成像。
可选地,所述基于皮尔逊相关法计算所述全矩阵数据集中两个回波信号间的相关系数的具体公式为:
其中,hii表示第i个阵元发射超声波由第i个阵元接收的回波信号,hij表示第i个阵元发射超声波由第j个阵元接收的回波信号,kij表示回波信号hii与回波信号hij间的相关系数,M表示信号的采样点个数。
可选地,所述有效孔径下的全矩阵数据集确定模块,具体包括:
归一化处理单元,用于根据所述相关系数矩阵进行归一化处理,获得归一化矩阵;
有效孔径个数确定单元,用于统计所述归一化矩阵中每行为1的个数,并选取最小个数作为超声阵列脱粘检测的有效孔径个数S;
强相关系数矩阵确定单元,用于从所述相关系数矩阵中每行按照相关系数从大到小依次选取S个,形成强相关系数矩阵;
有效孔径下的全矩阵数据集确定单元,用于根据所述强相关系数矩阵确定有效孔径下的全矩阵数据集。
可选地,归一化处理的条件为:|kij|≥0.6的设为1,|kij|<0.6的设为0;其中,hii表示第i个阵元发射超声波由第i个阵元接收的回波信号,hij表示第i个阵元发射超声波由第j个阵元接收的回波信号,kij表示回波信号hii与回波信号hij间的相关系数。
可选地,所述全聚焦C扫描成像模块,具体用于:
从1号阵元下方开始,以阵元间距大小d为步进,到N号阵元下方位置结束,共有N个成像位置;
在成像位置1处;从有效孔径下的全矩阵数据集H1中选取第一行数据,依次提取有效孔径下的全矩阵数据h′11-h′1S界面位置处特征的声压幅值,记作I11-I1S,从而得到位置1处的声压总幅值其中,I1i表示成像位置1处第i个特征的声压幅值,S表示有效孔径下的全矩阵数据集H1中总列数;
在成像位置2处;从有效孔径下的全矩阵数据集H1中选取第二行数据,依次提取有效孔径下的全矩阵数据h′21-h′2S界面位置处特征的声压幅值,记作I21-I2S,从而得到位置2处的声压总幅值其中,I2i表示第2成像位置处第i个特征的声压幅值;
以此类推,依次计算N个成像位置处的声压总幅值;
对N个成像位置处的声压总幅值进行归一化处理,得到被检测区域的全聚焦C扫描成像图。
根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:
本发明公开一种超声相控阵界面脱粘缺陷全聚焦C扫描成像方法及系统,先基于皮尔逊相关法计算全矩阵数据集中两个回波信号间的相关系数,并构建相关系数矩阵,然后根据相关系数矩阵确定有效孔径下的全矩阵数据集;最后根据有效孔径下的全矩阵数据集实现界面脱粘缺陷的全聚焦C扫描成像。本发明在成像时基于皮尔逊相关法确定超声相控阵检测时的超声阵列有效孔径下的全矩阵数据集,进而基于有效孔径下的全矩阵数据集实现界面脱粘缺陷的全聚焦C扫描成像,从而提高成像效果的同时可减少冗余计算信息,提高成像效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,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为本发明超声相控阵界面脱粘缺陷全聚焦C扫描成像方法流程图;
图2为本发明全矩阵数据采集示意图;
图3为本发明确定有效孔径下的全矩阵数据集流程图;
图4为本发明有效孔径下的全聚焦C扫描成像示意图;
图5为本发明超声相控阵界面脱粘缺陷全聚焦C扫描成像系统结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种超声相控阵界面脱粘缺陷全聚焦C扫描成像方法及系统,提高成像效果的同时减少冗余计算信息,提高成像效率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
如图1所示,本发明公开超声相控阵界面脱粘缺陷全聚焦C扫描成像方法,所述方法包括:
步骤S1:采集复合构件界面的回波信号,并构成全矩阵数据集;所述全矩阵数据集由N×N个回波信号组成的,其中,N为相控阵列换能器中阵元的个数;
步骤S2:基于皮尔逊相关法计算所述全矩阵数据集中两个回波信号间的相关系数,并构建相关系数矩阵;
步骤S3:根据所述相关系数矩阵确定有效孔径下的全矩阵数据集;
步骤S4:根据所述有效孔径下的全矩阵数据集实现界面脱粘缺陷的全聚焦C扫描成像。
下面对各个步骤进行详细论述:
步骤S1:采集复合构件界面的回波信号,并构成全矩阵数据集,具体为:
如图2所示,设相控阵列换能器一共有N个阵元,构成超声阵列,每次激励一个阵元发射超声波,超声阵列中所有的阵元均接收反射回来的回波信号;然后依次将第二个阵元,第三个阵元…,直至第N个阵元发射超声波,得到N*N组回波信号,构成全矩阵数据集,具体公式为:
其中,hij表示第i个阵元发射超声波,第j个阵元接收回波信号,i=1,2……N,j=1,2……N。
步骤S2:基于皮尔逊相关法计算所述全矩阵数据集中两个回波信号间的相关系数,并构建相关系数矩阵,具体包括:
步骤S21:基于皮尔逊相关法计算所述全矩阵数据集中两个回波信号间的相关系数的具体公式为:
其中,hii表示第i个阵元发射超声波由第i个阵元接收的回波信号,hij表示第i个阵元发射超声波由第j个阵元接收的回波信号,kij表示回波信号hii与回波信号hij间的相关系数,M表示信号的采样点个数。
步骤S22:构建相关系数矩阵,具体公式为:
其中,ρ表示相关系数矩阵,kNN表示回波信号hNN与回波信号hNj间的相关系数,j=1,2……N。
如图3所示,步骤S3:根据所述相关系数矩阵确定有效孔径下的全矩阵数据集,具体包括:
步骤S31:根据所述相关系数矩阵进行归一化处理,获得归一化矩阵;归一化处理的条件为:|kij|≥0.6的设为1,|kij|<0.6的设为0。
步骤S32:统计所述归一化矩阵中每行为1的个数,并选取最小个数作为超声阵列脱粘检测的有效孔径个数S。
步骤S33:从所述相关系数矩阵中每行按照相关系数从大到小依次选取S个,形成强相关系数矩阵,具体公式为:
其中,ρ′表示强相关系数矩阵,k′NS表示第N行第S列对应的强相关系数。
步骤S34:根据所述强相关系数矩阵确定有效孔径下的全矩阵数据集,具体公式为:
其中,H1表示有效孔径下的全矩阵数据集,h′NS表示第N行第S列对应的有效孔径下的全矩阵数据。
例如阵元数N=16,有效孔径个数S为4,假设计算得到的强相关矩阵为:
其中,ρ′表示强相关矩阵,k′NS表示第N行第S列对应的相关系数。
根据所述强相关矩阵可得到有效孔径下的全矩阵数据为:
其中,H1表示有效孔径下的全矩阵数据,h′NS表示第N行第S列对应的有效孔径下的全矩阵数据。
步骤S4:根据所述有效孔径下的全矩阵数据集实现界面脱粘缺陷的全聚焦C扫描成像,具体包括:
针对复合构件粘接检测的特点,即脱粘缺陷只出现在粘接界面位置处,采用全聚焦C扫描成像方式,成像区域为超声阵列下方界面位置区域,如图4所示,从1号阵元下方开始,以阵元间距大小d为步进,到N号阵元下方位置结束,共有(1,2,...N)N个成像位置。
在成像位置1处。从有效孔径下的全矩阵数据集H1中选取第一行数据,依次提取有效孔径下的全矩阵数据h′11-h′1S界面位置处特征的声压幅值,记作I11-I1S,从而得到位置1处的声压总幅值其中,I1i表示第1成像位置处第i个特征的声压幅值,S表示有效孔径下的全矩阵数据集H1中总列数。
在成像位置2处。从有效孔径下的全矩阵数据集H1中选取第二行数据,依次提取有效孔径下的全矩阵数据h′21-h′2S界面位置处特征的声压幅值,记作I21-I2S,从而得到位置2处的声压总幅值其中,I2i表示第2成像位置处第i个特征的声压幅值。
以此类推,依次计算N个成像位置处的声压总幅值。
对N个成像位置处的声压总幅值进行归一化处理,得到被检测区域的全聚焦C扫描成像图。
实施例2
如图5所示,本发明公开一种超声相控阵界面脱粘缺陷全聚焦C扫描成像系统,所述系统包括:
全矩阵数据集确定模块501,用于采集复合构件界面的回波信号,并构成全矩阵数据集;所述全矩阵数据集由N×N个回波信号组成的,其中,N为相控阵列换能器中阵元的个数。
相关系数矩阵确定模块502,用于基于皮尔逊相关法计算所述全矩阵数据集中两个回波信号间的相关系数,并构建相关系数矩阵。
有效孔径下的全矩阵数据集确定模块403,用于根据所述相关系数矩阵确定有效孔径下的全矩阵数据集。
全聚焦C扫描成像模块504,用于根据所述有效孔径下的全矩阵数据集实现界面脱粘缺陷的全聚焦C扫描成像。
作为一种可选的实施方式,本发明所述基于皮尔逊相关法计算所述全矩阵数据集中两个回波信号间的相关系数的具体公式为:
其中,hii表示第i个阵元发射超声波由第i个阵元接收的回波信号,hij表示第i个阵元发射超声波由第j个阵元接收的回波信号,kij表示回波信号hii与回波信号hij间的相关系数,M表示信号的采样点个数。
作为一种可选的实施方式,本发明所述有效孔径下的全矩阵数据集确定模块503,具体包括:
归一化处理单元,用于根据所述相关系数矩阵进行归一化处理,获得归一化矩阵;归一化处理的条件为:|kij|≥0.6的设为1,|kij|<0.6的设为0;其中,hii表示第i个阵元发射超声波由第i个阵元接收的回波信号,hij表示第i个阵元发射超声波由第j个阵元接收的回波信号,kij表示回波信号hii与回波信号hij间的相关系数。
有效孔径个数确定单元,用于统计所述归一化矩阵中每行为1的个数,并选取最小个数作为超声阵列脱粘检测的有效孔径个数S。
强相关系数矩阵确定单元,用于从所述相关系数矩阵中每行按照相关系数从大到小依次选取S个,形成强相关系数矩阵。
有效孔径下的全矩阵数据集确定单元,用于根据所述强相关系数矩阵确定有效孔径下的全矩阵数据集。
作为一种可选的实施方式,本发明所述全聚焦C扫描成像模块504,具体用于:
从1号阵元下方开始,以阵元间距大小d为步进,到N号阵元下方位置结束,共有N个成像位置。
在成像位置1处;从有效孔径下的全矩阵数据集H1中选取第一行数据,依次提取有效孔径下的全矩阵数据h′11-h′1S界面位置处特征的声压幅值,记作I11-I1S,从而得到位置1处的声压总幅值其中,I1i表示成像位置1处第i个特征的声压幅值,S表示有效孔径下的全矩阵数据集H1中总列数。
在成像位置2处;从有效孔径下的全矩阵数据集H1中选取第二行数据,依次提取有效孔径下的全矩阵数据h′21-h′2S界面位置处特征的声压幅值,记作I21-I2S,从而得到位置2处的声压总幅值其中,I2i表示第2成像位置处第i个特征的声压幅值。
以此类推,依次计算N个成像位置处的声压总幅值。
对N个成像位置处的声压总幅值进行归一化处理,得到被检测区域的全聚焦C扫描成像图。
与实施例相同的步骤或公式在此不再一一论述,具体详见实施例1。
本发明在成像时基于相关匹配方法确定超声相控阵检测时的阵列的有效孔径,从而在提高成像效果的同时可减少冗余计算信息,提高成像效率。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种超声相控阵界面脱粘缺陷全聚焦C扫描成像方法,其特征在于,所述方法包括:
采集复合构件界面的回波信号,并构成全矩阵数据集;所述全矩阵数据集由N×N个回波信号组成的,其中,N为相控阵列换能器中阵元的个数;
基于皮尔逊相关法计算所述全矩阵数据集中两个回波信号间的相关系数,并构建相关系数矩阵;
根据所述相关系数矩阵确定有效孔径下的全矩阵数据集;
根据所述有效孔径下的全矩阵数据集实现界面脱粘缺陷的全聚焦C扫描成像。
3.根据权利要求1所述的超声相控阵界面脱粘缺陷全聚焦C扫描成像方法,其特征在于,所述根据所述相关系数矩阵确定有效孔径下的全矩阵数据集,具体包括:
根据所述相关系数矩阵进行归一化处理,获得归一化矩阵;
统计所述归一化矩阵中每行为1的个数,并选取最小个数作为超声阵列脱粘检测的有效孔径个数S;
从所述相关系数矩阵中每行按照相关系数从大到小依次选取S个,形成强相关系数矩阵;
根据所述强相关系数矩阵确定有效孔径下的全矩阵数据集。
4.根据权利要求3所述的超声相控阵界面脱粘缺陷全聚焦C扫描成像方法,其特征在于,归一化处理的条件为:|kij|≥0.6的设为1,|kij|<0.6的设为0;其中,hii表示第i个阵元发射超声波由第i个阵元接收的回波信号,hij表示第i个阵元发射超声波由第j个阵元接收的回波信号,kij表示回波信号hii与回波信号hij间的相关系数。
5.根据权利要求1所述的超声相控阵界面脱粘缺陷全聚焦C扫描成像方法,其特征在于,所述根据所述有效孔径下的全矩阵数据集实现界面脱粘缺陷的全聚焦C扫描成像,具体包括:
从1号阵元下方开始,以阵元间距大小d为步进,到N号阵元下方位置结束,共有N个成像位置;
在成像位置1处;从有效孔径下的全矩阵数据集H1中选取第一行数据,依次提取有效孔径下的全矩阵数据h′11-h′1S界面位置处特征的声压幅值,记作I11-I1S,从而得到位置1处的声压总幅值其中,I1i表示成像位置1处第i个特征的声压幅值,S表示有效孔径下的全矩阵数据集H1中总列数;
在成像位置2处;从有效孔径下的全矩阵数据集H1中选取第二行数据,依次提取有效孔径下的全矩阵数据h′21-h′2S界面位置处特征的声压幅值,记作I21-I2S,从而得到位置2处的声压总幅值其中,I2i表示第2成像位置处第i个特征的声压幅值;
以此类推,依次计算N个成像位置处的声压总幅值;
对N个成像位置处的声压总幅值进行归一化处理,得到被检测区域的全聚焦C扫描成像图。
6.一种超声相控阵界面脱粘缺陷全聚焦C扫描成像系统,其特征在于,所述系统包括:
全矩阵数据集确定模块,用于采集复合构件界面的回波信号,并构成全矩阵数据集;所述全矩阵数据集由N×N个回波信号组成的,其中,N为相控阵列换能器中阵元的个数;
相关系数矩阵确定模块,用于基于皮尔逊相关法计算所述全矩阵数据集中两个回波信号间的相关系数,并构建相关系数矩阵;
有效孔径下的全矩阵数据集确定模块,用于根据所述相关系数矩阵确定有效孔径下的全矩阵数据集;
全聚焦C扫描成像模块,用于根据所述有效孔径下的全矩阵数据集实现界面脱粘缺陷的全聚焦C扫描成像。
8.根据权利要求6所述的超声相控阵界面脱粘缺陷全聚焦C扫描成像系统,其特征在于,所述有效孔径下的全矩阵数据集确定模块,具体包括:
归一化处理单元,用于根据所述相关系数矩阵进行归一化处理,获得归一化矩阵;
有效孔径个数确定单元,用于统计所述归一化矩阵中每行为1的个数,并选取最小个数作为超声阵列脱粘检测的有效孔径个数S;
强相关系数矩阵确定单元,用于从所述相关系数矩阵中每行按照相关系数从大到小依次选取S个,形成强相关系数矩阵;
有效孔径下的全矩阵数据集确定单元,用于根据所述强相关系数矩阵确定有效孔径下的全矩阵数据集。
9.根据权利要求8所述的超声相控阵界面脱粘缺陷全聚焦C扫描成像系统,其特征在于,归一化处理的条件为:|kij|≥0.6的设为1,|kij|<0.6的设为0;其中,hii表示第i个阵元发射超声波由第i个阵元接收的回波信号,hij表示第i个阵元发射超声波由第j个阵元接收的回波信号,kij表示回波信号hii与回波信号hij间的相关系数。
10.根据权利要求6所述的超声相控阵界面脱粘缺陷全聚焦C扫描成像系统,其特征在于,所述全聚焦C扫描成像模块,具体用于:
从1号阵元下方开始,以阵元间距大小d为步进,到N号阵元下方位置结束,共有N个成像位置;
在成像位置1处;从有效孔径下的全矩阵数据集H1中选取第一行数据,依次提取有效孔径下的全矩阵数据h′11-h′1S界面位置处特征的声压幅值,记作I11-I1S,从而得到位置1处的声压总幅值其中,I1i表示成像位置1处第i个特征的声压幅值,S表示有效孔径下的全矩阵数据集H1中总列数;
在成像位置2处;从有效孔径下的全矩阵数据集H1中选取第二行数据,依次提取有效孔径下的全矩阵数据h′21-h′2S界面位置处特征的声压幅值,记作I21-I2S,从而得到位置2处的声压总幅值其中,I2i表示第2成像位置处第i个特征的声压幅值;
以此类推,依次计算N个成像位置处的声压总幅值;
对N个成像位置处的声压总幅值进行归一化处理,得到被检测区域的全聚焦C扫描成像图。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110613048.XA CN113533526B (zh) | 2021-06-02 | 2021-06-02 | 超声相控阵界面脱粘缺陷全聚焦c扫描成像方法及系统 |
AU2021104694A AU2021104694A4 (en) | 2021-06-02 | 2021-07-29 | Method and system for total-focusing c-scan imaging of interface debonding defect with ultrasonic phased array |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110613048.XA CN113533526B (zh) | 2021-06-02 | 2021-06-02 | 超声相控阵界面脱粘缺陷全聚焦c扫描成像方法及系统 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113533526A true CN113533526A (zh) | 2021-10-22 |
CN113533526B CN113533526B (zh) | 2022-10-11 |
Family
ID=77857724
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110613048.XA Active CN113533526B (zh) | 2021-06-02 | 2021-06-02 | 超声相控阵界面脱粘缺陷全聚焦c扫描成像方法及系统 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113533526B (zh) |
AU (1) | AU2021104694A4 (zh) |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2277460A1 (en) * | 1999-07-13 | 2001-01-13 | Daniel Levesque | Method and system for high resolution ultrasonic imaging of small defects or anomalies |
CN102539532A (zh) * | 2011-12-31 | 2012-07-04 | 中南大学 | 一种基于二维邻域合成孔径聚焦的超声c扫描成像方法 |
US20120291553A1 (en) * | 2010-01-28 | 2012-11-22 | Indian Institute Of Technology Ht P.O. | Technique for imaging using array of focused virtual sources using phased excitation |
CN103946719A (zh) * | 2011-09-26 | 2014-07-23 | 安大略发电有限公司 | 超声矩阵检验 |
US20140283611A1 (en) * | 2013-03-25 | 2014-09-25 | Jason HABERMEHL | System and a method of adaptive focusing in a phased array ultrasonic system |
US20150212051A1 (en) * | 2012-07-12 | 2015-07-30 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Ene Alt | Method for processing signals acquired by ultrasonic probing, corresponding program and ultrasonic probing device |
CN109212032A (zh) * | 2018-10-25 | 2019-01-15 | 福州大学 | 基于改进多次反射全聚焦成像算法的界面型缺陷检测方法 |
CN110059371A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-07-26 | 江苏大学 | 一种全矩阵线性超声换能器阵列的设计方法 |
CN111175381A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-05-19 | 中北大学 | 基于全矩阵数据的复合构件界面快速成像定量检测方法 |
US20200209195A1 (en) * | 2018-12-27 | 2020-07-02 | Hitachi-Ge Nuclear Energy, Ltd. | Ultrasonic flaw detection method and apparatus |
CN111751448A (zh) * | 2020-07-22 | 2020-10-09 | 长沙理工大学 | 一种漏表面波超声合成孔径聚焦成像方法 |
-
2021
- 2021-06-02 CN CN202110613048.XA patent/CN113533526B/zh active Active
- 2021-07-29 AU AU2021104694A patent/AU2021104694A4/en not_active Ceased
Patent Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2277460A1 (en) * | 1999-07-13 | 2001-01-13 | Daniel Levesque | Method and system for high resolution ultrasonic imaging of small defects or anomalies |
US20120291553A1 (en) * | 2010-01-28 | 2012-11-22 | Indian Institute Of Technology Ht P.O. | Technique for imaging using array of focused virtual sources using phased excitation |
CN103946719A (zh) * | 2011-09-26 | 2014-07-23 | 安大略发电有限公司 | 超声矩阵检验 |
US20140238136A1 (en) * | 2011-09-26 | 2014-08-28 | Ontario Power Generation Inc. | Ultrasound matrix inspection |
CN102539532A (zh) * | 2011-12-31 | 2012-07-04 | 中南大学 | 一种基于二维邻域合成孔径聚焦的超声c扫描成像方法 |
US20150212051A1 (en) * | 2012-07-12 | 2015-07-30 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Ene Alt | Method for processing signals acquired by ultrasonic probing, corresponding program and ultrasonic probing device |
US20140283611A1 (en) * | 2013-03-25 | 2014-09-25 | Jason HABERMEHL | System and a method of adaptive focusing in a phased array ultrasonic system |
CN109212032A (zh) * | 2018-10-25 | 2019-01-15 | 福州大学 | 基于改进多次反射全聚焦成像算法的界面型缺陷检测方法 |
US20200209195A1 (en) * | 2018-12-27 | 2020-07-02 | Hitachi-Ge Nuclear Energy, Ltd. | Ultrasonic flaw detection method and apparatus |
CN110059371A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-07-26 | 江苏大学 | 一种全矩阵线性超声换能器阵列的设计方法 |
CN111175381A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-05-19 | 中北大学 | 基于全矩阵数据的复合构件界面快速成像定量检测方法 |
CN111751448A (zh) * | 2020-07-22 | 2020-10-09 | 长沙理工大学 | 一种漏表面波超声合成孔径聚焦成像方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
BERNARDO C.F. DE OLIVEIRA ET AL: "Improved impact damage characterisation in CFRP samples using the fusion of optical lock-in thermography and optical square-pulse shearography images", 《NDT&E INTERNATIONAL 》 * |
徐娜 等: "基于动态孔径聚焦的L型构件相控阵超声检测", 《北京航空航天大学学报》 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU2021104694A4 (en) | 2021-09-30 |
CN113533526B (zh) | 2022-10-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109212032B (zh) | 基于改进多次反射全聚焦成像算法的界面型缺陷检测方法 | |
Yu et al. | In situ 2-D piezoelectric wafer active sensors arrays for guided wave damage detection | |
CN103969337B (zh) | 一种基于矢量全聚焦成像的超声阵列裂纹类缺陷方向识别方法 | |
US20090048789A1 (en) | Optimized Embedded Ultrasonics Structural Radar System With Piezoelectric Wafer Active Sensor Phased Arrays For In-Situ Wide-Area Damage Detection | |
CN111175381B (zh) | 基于全矩阵数据的复合构件界面快速成像定量检测方法 | |
Yu et al. | In-situ optimized PWAS phased arrays for Lamb wave structural health monitoring | |
CN109581388B (zh) | 一种实时三维成像声纳的近场宽视角波束形成方法 | |
CN106404911B (zh) | 用于板状结构检测的真时延单模态Lamb波相控阵系统 | |
CN111624252B (zh) | 一种提高Lamb波相控阵聚焦检测速度的方法 | |
CN107219305A (zh) | 一种基于环形阵列换能器的全聚焦成像检测方法 | |
CN111007151A (zh) | 基于缺陷预定位的超声相控阵快速全聚焦成像检测方法 | |
CN111289627B (zh) | 一种提高复杂形状构件r区相控阵超声检测能力的方法 | |
US9482753B2 (en) | Split row-column addressing method for three-dimensional ultrasound imaging | |
CN109281651B (zh) | 一种应用于柱面超声阵列的超声井壁成像方法 | |
CN113504306A (zh) | 一种基于超声相控阵低秩矩阵恢复的钢轨缺陷检测方法 | |
CN111257426A (zh) | 火箭燃料贮箱焊缝的多模式全聚焦检测方法、系统及介质 | |
CN113533526B (zh) | 超声相控阵界面脱粘缺陷全聚焦c扫描成像方法及系统 | |
CN113534161B (zh) | 一种用于远距离定位水下声源的波束镜像聚焦方法 | |
CN111047547B (zh) | 一种基于多视图tfm的联合缺陷定量方法 | |
CN111965257A (zh) | 一种空间加权优化的快速超声平面波成像检测方法 | |
CN110568084A (zh) | 一种适用于导波换能器阵列的低信噪比导波信号达到时刻的提取方法 | |
CN116990791B (zh) | 一种多接收阵合成孔径声纳回波仿真方法 | |
JP2886330B2 (ja) | 信号方位測定装置 | |
CN114813956A (zh) | 一种基于激励聚焦扫描的各向异性补偿music损伤成像方法 | |
CN109709562B (zh) | 一种探测声纳的目标分辨数据处理方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |