CN117554494A - 太阳能电池板的缺陷检测系统、方法、装置及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请提供的太阳能电池板的缺陷检测系统、方法、装置及存储介质，第一超声换能器和第二超声换能器逐列对目标太阳能电池板的每一待检测单元进行缺陷检测时，两者的探头主声束分别与每一待检测单元的两端斜入射与斜接收；波形发生器在调频激励的作用下将输出的调制波输入至与第一超声换能器中，以使第一超声换能器产生超声波信号后作用于各个待检测单元，同时线性调频激励也只是其中的一种激励方法；第二超声换能器将接收到的超声波信号通过脉冲接收器和信号采集装置发送至计算机，以使计算机根据接收到的超声波信号在带隙频率范围内外的声波能量变化情况判断各个待检测单元内是否存在缺陷。

Description

太阳能电池板的缺陷检测系统、方法、装置及存储介质

技术领域

本申请涉及太阳能电池板检测技术领域，尤其涉及一种太阳能电池板的缺陷检测系统、方法、装置及存储介质。

背景技术

太阳能电池板是一种利用太阳能转化为电能的装置。它是太阳能发电系统的核心组件，被广泛应用于发电站、建筑物屋顶、农业温室、交通信号灯等各种场景。太阳能电池板的主要组成部分是光伏电池片。光伏电池片通常由单晶硅、多晶硅或薄膜材料制成。光伏电池片通过串联或并联的方式组合成电池板，以满足不同功率需求。它是一种清洁、可再生和可持续的能源解决方案，对于减少对传统能源的依赖、降低能源成本和减少环境污染具有重要意义。但是，太阳能电池板在使用过程中，受到周围环境等因素的影响，可能会出现一些缺陷，如脱粘、裂纹等问题。这些缺陷可能会逐渐恶化，并最终导致整个太阳能电池板的性能下降甚至失效。因此，对于太阳能电池板缺陷进行无损检测具有重要意义。

目前，有多种太阳能电池板检测方法可供选择，包括射线检测，超声波C扫检测等。超声波C扫检测主要是利用超声波的传播特性来检测太阳能电池板内部的缺陷，它可以确定缺陷的位置和尺寸，并且可以检测到一些微小的缺陷。虽然超声C扫检测具有高精度的优点，但是对于较大尺寸的太阳能电池板进行大范围快速检测时，其效率较低。这是因为这种方法需要对每个小区域进行详细扫描和分析，消耗大量时间，从而导致检测的效率很低。

发明内容

本申请的目的旨在至少能解决上述的技术缺陷之一，特别是现有技术中超声C扫检测或者超声显微镜检测无法在较大尺寸的太阳能电池板进行大范围快速检测，从而导致检测的效率很低的技术缺陷。

本申请提供了一种太阳能电池板的缺陷检测系统，所述系统包括第一超声换能器、第二超声换能器、波形发生器、脉冲接收器、信号采集装置以及计算机；

所述第一超声换能器和所述第二超声换能器分别位于放置在水槽中的目标太阳能电池板的上方，且逐列对所述目标太阳能电池板的每一待检测单元进行缺陷检测时，所述第一超声换能器和所述第二超声换能器的探头主声束分别与每一待检测单元的两端斜入射与斜接收；

其中，所述待检测单元是依据所述目标太阳能电池板内部结构的周期性进行划分后得到的；

所述波形发生器的输出端与所述第一超声换能器的输入端相连，用于在调频激励的作用下将输出的调制波输入至与所述第一超声换能器中，以使所述第一超声换能器产生超声波信号后作用于各个待检测单元；

其中，所述超声波信号的频率范围是依据带隙频率范围确定的，所述带隙频率范围是对所述目标太阳能电池板的任意一个单元格进行色散分析后根据色散曲线确定的，每一待检测单元包括一个或多个连续的单元格，这取决于划分的待检测单元的大小，所述第一超声换能器和所述第二超声换能器的探头主声束与每一待检测单元的水平夹角是根据所述色散曲线确定的；

所述第二超声换能器的输出端通过所述脉冲接收器以及所述信号采集装置与所述计算机连接，用于将接收到的超声波信号通过所述脉冲接收器和所述信号采集装置发送至所述计算机，以使所述计算机根据接收到的超声波信号在所述带隙频率范围内外的声波能量变化情况判断各个待检测单元内是否存在缺陷。

可选地，所述波形发生器与所述第一超声换能器之间设有信号放大器；

所述信号放大器用于将所述波形发生器输出的调制波进行放大后输入至所述第一超声换能器中。

可选地，所述系统还包括XYZ三维步进装置；

所述XYZ三维步进装置与所述第一超声换能器和所述第二超声换能器相连，用于按照预设的扫描方式控制所述第一超声换能器和所述第二超声换能器对所述目标太阳能电池板进行逐列扫描。

本申请还提供了一种太阳能电池板的缺陷检测方法，应用于上述实施例中任一项所述的太阳能电池板的缺陷检测系统中的计算机，所述方法包括：

对目标太阳能电池板的任意一个单元格进行色散分析，并根据色散分析结果确定带隙频率范围；其中，所述单元格是依据所述目标太阳能电池板内部结构的周期性进行划分后得到的；

获取在所述目标太阳能电池板的每一待检测单元处采集的超声波信号，并确定各个超声波信号在所述带隙频率范围内外的声波能量变化情况，根据各个声波能量变化情况判断相应的待检测单元内是否存在缺陷，其中，每一待检测单元包括一个或多个连续的单元格，这取决于划分的待检测单元的大小。

可选地，所述确定各个超声波信号在所述带隙频率范围内外的声波能量变化情况之前，还包括：

将各个超声波信号分别进行快速傅里叶变换后，绘制成频率为横轴、能量为纵轴的频域图。

可选地，所述根据各个声波能量变化情况判断相应的待检测单元内是否存在缺陷，包括：

针对每一超声波信号，根据该超声波信号对应的频域图，确定该超声波信号在所述带隙频率范围内以及所述带隙频率范围外的声波能量是否存在变化；

若都不存在变化，则判断该超声波信号对应的待检测单元内存在缺陷；

若该超声波信号在所述带隙频率范围内出现明显衰减，在所述带隙频率范围外不存在变化，则判断该超声波信号对应的待检测单元内不存在缺陷。

可选地，所述对目标太阳能电池板的任意一个单元格进行色散分析，并根据色散分析结果确定带隙频率范围，包括：

构建与目标太阳能电池板的任意一个单元格对应的仿真模型；

对所述仿真模型进行色散分析，并根据色散分析结果确定带隙频率范围。

可选地，所述对所述仿真模型进行色散分析，并根据色散分析结果确定带隙频率范围，包括：

对所述仿真模型的两个侧面设置周期性边界条件，并沿特征波矢量的x方向求解特征值，根据x方向的特征值确定所述仿真模型的共振频率，并将所述共振频率作为特征波矢量下的特征频率；

根据所述特征波矢量下的特征频率绘制频率与波矢量关系的色散曲线，并根据所述色散曲线确定带隙频率范围。

本申请还提供了一种太阳能电池板的缺陷检测装置，包括：

带隙频率范围确定模块，用于对目标太阳能电池板的任意一个单元格进行色散分析，并根据色散分析结果确定带隙频率范围；其中，所述单元格是依据所述目标太阳能电池板内部结构的周期性进行划分后得到的；

缺陷检测模块，用于获取在所述目标太阳能电池板的每一待检测单元处采集的超声波信号，并确定各个超声波信号在所述带隙频率范围内的声波能量变化情况，根据各个声波能量变化情况判断相应的待检测单元内是否存在缺陷，其中，每一待检测单元包括一个或多个连续的单元格，这取决于划分的待检测单元的大小。

本申请还提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行如上述实施例中任一项所述太阳能电池板的缺陷检测方法的步骤。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

本申请提供的太阳能电池板的缺陷检测系统、方法、装置及存储介质，该系统包括第一超声换能器、第二超声换能器、波形发生器、脉冲接收器、信号采集装置以及计算机；第一超声换能器和第二超声换能器分别位于放置在水槽中的目标太阳能电池板的上方，且逐列对目标太阳能电池板的每一待检测单元进行缺陷检测时，第一超声换能器和第二超声换能器的探头主声束分别与每一待检测单元的两端斜入射与斜接收；其中，待检测单元是依据目标太阳能电池板内部结构的周期性进行划分后得到的，因此，逐列对每一待检测单元进行缺陷检测后，即可确定目标太阳能电池板是否存在缺陷；本申请波形发生器的输出端与第一超声换能器的输入端相连，用于在调频激励的作用下将输出的调制波输入至与第一超声换能器中，以使第一超声换能器产生超声波信号后作用于各个待检测单元；其中，超声波信号的频率范围是依据带隙频率范围确定的，带隙频率范围是对目标太阳能电池板的任意一个待检测单元进行色散分析后确定的；第二超声换能器的输出端通过脉冲接收器以及信号采集装置与计算机连接，用于将接收到的超声波信号通过脉冲接收器和信号采集装置发送至计算机，以使计算机根据接收到的超声波信号在带隙频率范围内外的声波能量变化情况判断各个待检测单元内是否存在缺陷。该过程不需要复杂的设备和复杂的信号处理程序，也能够很好地满足太阳能电池板的工业检测要求；并且，本申请克服了超声C扫检测或者超声显微镜检测无法在较大尺寸的太阳能电池板进行大范围快速检测，从而导致检测的效率很低且适用范围较广。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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它的附图。

图1为本申请实施例提供的一种太阳能电池板的缺陷检测系统的系统架构图；

图2为本申请实施例提供的对波形发生器产生的基本信号进行调制后的信号波形图；

图3为本申请实施例提供的另一种太阳能电池板的缺陷检测系统的系统架构图；

图4为本申请实施例提供的一种太阳能电池板的缺陷检测方法的流程示意图；

图5为本申请实施例提供的无缺陷的超声波信号对应的频域图；

图6为本申请实施例提供的可能存在的一种缺陷类型下检测的超声波信号对应的频域图；

图7为本申请实施例提供的特征波矢量方向示意图；

图8为本申请实施例提供的太阳能电池板的色散曲线的结构示意图；

图9为本申请实施例提供的一种太阳能电池板的缺陷检测装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

目前，有多种太阳能电池板检测方法可供选择，包括射线检测，超声波C扫检测等。超声波C扫检测主要是利用超声波的传播特性来检测太阳能电池板内部的缺陷，它可以确定缺陷的位置和尺寸，并且可以检测到一些微小的缺陷。虽然超声C扫检测具有高精度的优点，但是对于较大尺寸的太阳能电池板进行大范围快速检测时，其效率较低。这是因为这种方法需要对每个小区域进行详细扫描和分析，消耗大量时间，从而导致检测的效率很低。

基于此，本申请提出如下技术方案，具体参见下文：

在一个实施例中，如图1所示，图1为本申请实施例提供的一种太阳能电池板的缺陷检测系统的系统架构图；本申请提供了一种太阳能电池板的缺陷检测系统，所述系统包括第一超声换能器、第二超声换能器、波形发生器、脉冲接收器、信号采集装置以及计算机。

所述第一超声换能器和所述第二超声换能器分别位于放置在水槽中的目标太阳能电池板的上方，且逐列对所述目标太阳能电池板的每一待检测单元进行缺陷检测时，所述第一超声换能器和所述第二超声换能器的探头主声束分别与每一待检测单元的两端斜入射与斜接收。

其中，所述待检测单元是依据所述目标太阳能电池板内部结构的周期性进行划分后得到的。

所述波形发生器的输出端与所述第一超声换能器的输入端相连，用于在调频激励的作用下将输出的调制波输入至与所述第一超声换能器中，以使所述第一超声换能器产生超声波信号后作用于各个待检测单元。

其中，所述超声波信号的频率范围是依据带隙频率范围确定的，所述带隙频率范围是对所述目标太阳能电池板的任意一个单元格进行色散分析后根据色散曲线确定的，每一待检测单元包括一个或多个连续的单元格，这取决于划分的待检测单元的大小，所述第一超声换能器和所述第二超声换能器的探头主声束与每一待检测单元的水平夹角是根据所述色散曲线确定的。

所述第二超声换能器的输出端通过所述脉冲接收器以及所述信号采集装置与所述计算机连接，用于将接收到的超声波信号通过所述脉冲接收器和所述信号采集装置发送至所述计算机，以使所述计算机根据接收到的超声波信号在所述带隙频率范围内外的声波能量变化情况判断各个待检测单元内是否存在缺陷。

本实施例中，太阳能电池板的缺陷检测系统可以包括第一超声换能器、第二超声换能器、波形发生器、脉冲接收器、信号采集装置以及计算机；其中，第一超声换能器和第二超声换能器可以是型号规格相同的两个超声换能器，如水浸式斜入射高频超声换能器，或其他具有放水效果的超声换能器，在此不做限制；而本申请的波形发生器主要用于激励超声换能器产生超声信号，波形发生器产生的基本信号为连续波，该信号可进行幅值、频率、相位和脉冲调制；因此，本申请可以基于正弦波的基本方程，并通过幅值、频率和相位调制来调节波形，以此来激励超声换能器产生超声信号；示意性地，如图2所示，图2为本申请实施例提供的对波形发生器产生的基本信号进行调制后的信号波形图；其中，调频范围可以是1.0MHz到2.5MHz。

在一种具体的实施方式中，如图1所示，本申请可以将目标太阳能电池板放置在水槽中，然后将第一超声换能器和第二超声换能器分别置于目标太阳能电池板的上方，然后逐列对目标太阳能电池板上的每一待检测单元进行扫描，且逐列对每一待检测单元进行缺陷检测时，可以将第一超声换能器和第二超声换能器的探头主声束分别与每一待检测单元的两端斜入射与斜接收。波形发生器可以与第一超声换能器连接，第二超声换能器则可以通过脉冲接收器以及信号采集装置与计算机连接，这样波形发生器便可以在调频激励的作用下将输出的调制波输入至与第一超声换能器中，以使第一超声换能器产生超声波信号后作用于各个待检测单元的一端，第二超声换能器则从待检测单元的另一端接收超声波信号，并将接收到的超声波信号通过脉冲接收器和信号采集装置发送至计算机，以使计算机根据接收到的超声波信号在带隙频率范围内外的声波能量变化情况判断各个待检测单元内是否存在缺陷。

例如，当收到的超声波信号在带隙频率范围内的声波能量出现明显衰减，在带隙频率范围之外无明显变化，即可判断待检测单元内不存在缺陷；当收到的超声信号在带隙频率范围内的声波能量无明显变化，即可判断待检测单元内存在缺陷。通过以上两种情况，便可以实现对目标太阳能电池板缺陷的检测，并且，该方法不需要复杂的设备和复杂的信号处理程序，也能够很好地满足太阳能电池板的工业检测要求。

需要说明的是，由于太阳能电池板内部结构具有周期性，因此，本申请可以将其划分为连续的检测单元。例如，本申请可以将目标太阳能电池板划分成10×10的网格，即总共100个检测单元。假如太阳能电池板尺寸较小，可以适当缩小检测单元的个数，可以是50个检测单元，也可以是10个检测单元。然后从第一列的第一个检测单元开始逐列进行扫描，其中，本申请可以将一个单元格作为一个待检测单元，也可以将多个连续的单元格作为一个待检测单元，这取决于划分的待检测单元的大小。第一超声换能器在待检测单元的一端产生超声波信号，同时在该待检测单元的另一端也使用同样中心频率的第二超声换能器接收超声信号，这样，整个待检测单元被视为一个检测区域。接着，本申请将接收端的第二超声换能器的另一端连接到脉冲信号接收器，通过信号采集装置得到的信号就是该中心频率下以时间为横轴、幅值为纵轴的时域图。当计算机接收到该时域图后，可以依据相关算法将其转变为频域图，并通过判断频域图中超声波信号在带隙频率范围内外的声波能量变化情况，来确定待检测单元内是否存在缺陷。

其中，本申请中超声波信号的频率范围是依据带隙频率范围确定的，而带隙频率范围是对目标太阳能电池板的任意一个单元格进行色散分析后根据色散曲线确定的，并且，本申请中第一超声换能器和第二超声换能器的探头主声束与每一待检测单元的水平夹角也可以根据色散曲线进行确定，该水平夹角可以是18°，也可以是20°等，具体可以视目标太阳能电池板的材料参数不同所生成的不同的色散曲线进行确定，在此不做限制。

通过上述步骤判断第一个待检测单元内是否存在缺陷后，接下来可以对太阳能电池板的其他待检测单元进行扫描。从第一列开始，两个超声换能器沿Y轴的负方向同时移动、逐个单元地进行扫描，直到扫描完整个第一列。扫描完第一列后，接着沿X轴的正方向继续对第二列进行扫描，以此类推直至完成对整个目标太阳能电池板的扫描。对扫描待检测单元得到的信号频域图重复上述步骤，即可判断该待检测单元内是否存在缺陷，从而完成对整个目标太阳能电池板的缺陷检测。该过程克服了超声C扫检测分辨率有限、对于某些细小的缺陷或结构可能无法提供足够的细节的缺点，从而有效提高检测的准确性和可靠性，且适用范围较广。

在一个实施例中，如图3所示，图3为本申请实施例提供的另一种太阳能电池板的缺陷检测系统的系统架构图；所述波形发生器与所述第一超声换能器之间设有信号放大器；所述信号放大器用于将所述波形发生器输出的调制波进行放大后输入至所述第一超声换能器中。

本实施例中，在波形发生器与第一超声换能器之间可以设置信号放大器，并通过信号放大器来将波形发生器输出的调制波进行放大后输入至第一超声换能器中。

可以理解的是，由于波形发生器产生的信号的能量较弱，因此在信号产生前可以经过信号放大器进行放大。此时，输入放大器信号的波形与输出信号的波形是一致的，只是幅度不同。将放大后的信号输入到特定中心频率的第一超声换能器中，这样便可以使用超声水浸法对目标太阳能电池板的各个待检测单元进行缺陷检测。

在一个实施例中，所述系统还包括XYZ三维步进装置；所述XYZ三维步进装置与所述第一超声换能器和所述第二超声换能器相连，用于按照预设的扫描方式控制所述第一超声换能器和所述第二超声换能器对所述目标太阳能电池板进行逐列扫描。

本实施例中，在通过第一超声换能器和第二超声换能器对目标太阳能电池板进行逐列扫描的过程中，可以将第一超声换能器和第二超声换能器与XYZ三维步进装置连接，通过XYZ三维步进装置按照预设的扫描方式控制第一超声换能器和第二超声换能器对目标太阳能电池板进行逐列扫描，以此来检测效率和检测精度。

在一个实施例中，如图4所示，图4为本申请实施例提供的一种太阳能电池板的缺陷检测方法的流程示意图；本申请还提供了一种太阳能电池板的缺陷检测方法，应用于上述实施例中任一项所述的太阳能电池板的缺陷检测系统中的计算机，所述方法可以包括：

S110：对目标太阳能电池板的任意一个单元格进行色散分析，并根据色散分析结果确定带隙频率范围。

S120：获取在目标太阳能电池板的每一待检测单元处采集的超声波信号，并确定各个超声波信号在带隙频率范围内外的声波能量变化情况，根据各个声波能量变化情况判断相应的待检测单元内是否存在缺陷。

本实施例中，在对目标太阳能电池板的缺陷进行检测时，可以利用弹性波带隙实现对目标太阳能电池板缺陷的检测。可以理解的是，由于太阳能电池板内部结构存在着空间周期性，弹性波在周期性结构中会遭遇布拉格散射，当散射波满足干涉相消条件时，弹性波将禁止传播，从而在该结构的能带中产生了带隙。因此，本申请可以进行数值模拟，如采用COMSOL Multiphysics软件或其他可以进行数值模拟的软件进行数值模拟操作，继而实现对目标太阳能电池板的内部结构进行色散分析，从而确定带隙频率范围。然后，本申请可以通过第一超声换能器将调频激励后的超声波信号作用在目标太阳能电池板，并通过第二超声换能器接收超声波信号后发送至计算机，这样计算机便可以根据接收到的超声波信号在带隙频率范围内的声波能量变化情况，判断检测区域内是否存在缺陷。

例如，本申请可以先获取在目标太阳能电池板的每一待检测单元处采集的超声波信号，然后确定各个超声波信号在带隙频率范围内外的声波能量变化情况，接着根据各个声波能量变化情况判断相应的待检测单元内是否存在缺陷。例如，超声波信号在带隙频率范围内外的声波能量变化不一致，则表示当前检测的待检测单元是正常的，若超声波信号在带隙频率范围内外的声波能量无明显变化，则表示当前检测的待检测单元是不正常的；通过这些方式，便可以实现对目标太阳能电池板缺陷的检测。并且，该方法不需要复杂的设备和复杂的信号处理程序，也能够很好地满足太阳能电池板的工业检测要求。

在一个实施例中，所述确定各个超声波信号在所述带隙频率范围内外的声波能量变化情况之前，还可以包括：

将各个超声波信号分别进行快速傅里叶变换后，绘制成频率为横轴、能量为纵轴的频域图。

本实施例中，在将接收端的第二超声换能器的另一端连接到脉冲信号接收器，并通过信号采集装置得到的信号为时域信号，该时域信号为第二超声换能器中心频率下以时间为横轴、幅值为纵轴的时域图。因此，本申请若要将超声波信号与带隙频率范围进行比较，可以先对扫描频率范围内的时域信号进行快速傅里叶变换，并绘制成以频率为横轴、能量为纵轴的频域图。这样便可以通过频域图来确定各个超声波信号在所述带隙频率范围内外的声波能量变化情况。

在一个实施例中，S120中根据各个声波能量变化情况判断相应的待检测单元内是否存在缺陷，可以包括：

S121：针对每一超声波信号，根据该超声波信号对应的频域图，确定该超声波信号在所述带隙频率范围内以及所述带隙频率范围外的声波能量是否存在变化。

S122：若都不存在变化，则判断该超声波信号对应的待检测单元内存在缺陷。

S123：若该超声波信号在所述带隙频率范围内出现明显衰减，在所述带隙频率范围外不存在变化，则判断该超声波信号对应的待检测单元内不存在缺陷。

本实施例中，在根据各个声波能量变化情况判断相应的待检测单元内是否存在缺陷时，针对每一超声波信号，本申请可以根据该超声波信号对应的频域图，确定该超声波信号在带隙频率范围内以及带隙频率范围外的声波能量是否存在变化，若都不存在变化，则判断该超声波信号对应的待检测单元内存在缺陷；若该超声波信号在带隙频率范围内出现明显衰减，在带隙频率范围外不存在变化，则判断该超声波信号对应的待检测单元内不存在缺陷。

示意性地，如图5、图6所示，图5为本申请实施例提供的无缺陷的超声波信号对应的频域图，图6为本申请实施例提供的可能存在的一种缺陷类型下检测的超声波信号对应的频域图；当本申请的带隙频率范围为1.0MHz-2.5MHz时，如图5所示，无缺陷的频域图中信号幅值在频率约为1.4MHz处出现明显的衰减，在2.5MHz时信号幅值又恢复到衰减前的正常数值；如图6所示，当存在某种缺陷类型的缺陷时，有缺陷的频域图中信号幅值在1.4MHz-2.5Mhz处没有出现明显衰减，因此，本申请根据以上结果便可以较为快速便捷地检测待检测单元中是否存在缺陷。

在一个实施例中，S110中对目标太阳能电池板的任意一个单元格进行色散分析，并根据色散分析结果确定带隙频率范围，可以包括：

S111：构建与目标太阳能电池板的任意一个单元格对应的仿真模型。

S112：对所述仿真模型进行色散分析，并根据色散分析结果确定带隙频率范围。

本实施例中，对目标太阳能电池板的任意一个单元格进行色散分析时，可以先使用该软件来构建与目标太阳能电池板的任意一个单元格对应的仿真模型，然后再对仿真模型进行色散分析，进而根据色散分析结果来确定带隙频率范围。

可以理解的是，本申请可以进行数值模拟，如根据目标太阳能电池板的结构、尺寸、材料等参数建立仿真模型。进一步地，由于太阳能电池板内部结构具有周期性，可以将其划分为连续的单元格，因此，本申请只需要对其单元格进行建模分析即可。

在一个实施例中，S112中对所述仿真模型进行色散分析，并根据色散分析结果确定带隙频率范围，可以包括：

S1121：对所述仿真模型的两个侧面设置周期性边界条件，并沿特征波矢量的X方向求解特征值，根据X方向的特征值确定所述仿真模型的共振频率，并将所述共振频率作为特征波矢量下的特征频率。

S1122：根据所述特征波矢量下的特征频率绘制频率与波矢量关系的色散曲线，并根据所述色散曲线确定带隙频率范围。

本实施例中，如图7所示，图7为本申请实施例提供的特征波矢量方向示意图；图7中，在对仿真模型进行色散分析，并根据色散分析结果确定带隙频率范围时，可以先对该仿真模型对应的待检测单元的两个侧面设置周期性边界条件，并沿特征波矢量的一个方向ΓX求解特征值，然后根据X方向的特征值确定仿真模型的共振频率，并将该共振频率作为特征波矢量下的特征频率，接着根据该特征波矢量下的特征频率绘制频率与波矢量关系的色散曲线，并根据色散曲线确定带隙频率范围。具体的特征值的求解过程以及共振频率的确定过程可以根据现有的计算方式进行计算，在此不做限制。

进一步地，如图8所示，图8为本申请实施例提供的太阳能电池板的色散曲线的结构示意图；由图8可以看出，太阳能电池板的内部结构在1.7MHz以下的带隙频率范围为：1.36MHz-1.4MHz、1.45MHz-1.7MHz，根据以上带隙频率范围可便以确定调频激励的超声波频率范围。

下面对本申请实施例提供的太阳能电池板的缺陷检测装置进行描述，下文描述的太阳能电池板的缺陷检测装置与上文描述的太阳能电池板的缺陷检测方法可相互对应参照。

在一个实施例中，如图9所示，图9为本申请实施例提供的一种太阳能电池板的缺陷检测装置的结构示意图；本申请还提供了一种太阳能电池板的缺陷检测装置，可以包括：

带隙频率范围确定模块210，用于对目标太阳能电池板的任意一个单元格进行色散分析，并根据色散分析结果确定带隙频率范围；其中，所述单元格是依据所述目标太阳能电池板内部结构的周期性进行划分后得到的。

缺陷检测模块220，用于获取在所述目标太阳能电池板的每一待检测单元处采集的超声波信号，并确定各个超声波信号在所述带隙频率范围内的声波能量变化情况，根据各个声波能量变化情况判断相应的待检测单元内是否存在缺陷，其中，每一待检测单元包括一个或多个连续的单元格，这取决于划分的待检测单元的大小。

在一个实施例中，本申请还提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行如上述实施例中任一项所述太阳能电池板的缺陷检测方法的步骤。

最后，还需要说明的是，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。

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，各个实施例之间可以根据需要进行组合，且相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，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 (10)

1.一种太阳能电池板的缺陷检测系统，其特征在于，所述系统包括第一超声换能器、第二超声换能器、波形发生器、脉冲接收器、信号采集装置以及计算机；

所述第一超声换能器和所述第二超声换能器分别位于放置在水槽中的目标太阳能电池板的上方，且逐列对所述目标太阳能电池板的每一待检测单元进行缺陷检测时，所述第一超声换能器和所述第二超声换能器的探头主声束分别与每一待检测单元的两端斜入射与斜接收；

其中，所述待检测单元是依据所述目标太阳能电池板内部结构的周期性进行划分后得到的；

所述波形发生器的输出端与所述第一超声换能器的输入端相连，用于在调频激励的作用下将输出的调制波输入至与所述第一超声换能器中，以使所述第一超声换能器产生超声波信号后作用于各个待检测单元；

其中，所述超声波信号的频率范围是依据带隙频率范围确定的，所述带隙频率范围是对所述目标太阳能电池板的任意一个单元格进行色散分析后根据色散曲线确定的，每一待检测单元包括一个或多个连续的单元格，这取决于划分的待检测单元的大小，所述第一超声换能器和所述第二超声换能器的探头主声束与每一待检测单元的水平夹角是根据所述色散曲线确定的；

所述第二超声换能器的输出端通过所述脉冲接收器以及所述信号采集装置与所述计算机连接，用于将接收到的超声波信号通过所述脉冲接收器和所述信号采集装置发送至所述计算机，以使所述计算机根据接收到的超声波信号在所述带隙频率范围内外的声波能量变化情况判断各个待检测单元内是否存在缺陷。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池板的缺陷检测系统，其特征在于，所述波形发生器与所述第一超声换能器之间设有信号放大器；

所述信号放大器用于将所述波形发生器输出的调制波进行放大后输入至所述第一超声换能器中。

3.根据权利要求1所述的太阳能电池板的缺陷检测系统，其特征在于，所述系统还包括XYZ三维步进装置；

所述XYZ三维步进装置与所述第一超声换能器和所述第二超声换能器相连，用于按照预设的扫描方式控制所述第一超声换能器和所述第二超声换能器对所述目标太阳能电池板进行逐列扫描。

4.一种太阳能电池板的缺陷检测方法，应用于上述权利要求1-3中任一项所述的太阳能电池板的缺陷检测系统中的计算机，其特征在于，所述方法包括：

对目标太阳能电池板的任意一个单元格进行色散分析，并根据色散分析结果确定带隙频率范围；其中，所述单元格是依据所述目标太阳能电池板内部结构的周期性进行划分后得到的；

获取在所述目标太阳能电池板的每一待检测单元处采集的超声波信号，并确定各个超声波信号在所述带隙频率范围内外的声波能量变化情况，根据各个声波能量变化情况判断相应的待检测单元内是否存在缺陷，其中，每一待检测单元包括一个或多个连续的单元格，这取决于划分的待检测单元的大小。

5.根据权利要求4所述的太阳能电池板的缺陷检测方法，其特征在于，所述确定各个超声波信号在所述带隙频率范围内外的声波能量变化情况之前，还包括：

将各个超声波信号分别进行快速傅里叶变换后，绘制成频率为横轴、能量为纵轴的频域图。

6.根据权利要求5所述的太阳能电池板的缺陷检测方法，其特征在于，所述根据各个声波能量变化情况判断相应的待检测单元内是否存在缺陷，包括：

针对每一超声波信号，根据该超声波信号对应的频域图，确定该超声波信号在所述带隙频率范围内以及所述带隙频率范围外的声波能量是否存在变化；

若都不存在变化，则判断该超声波信号对应的待检测单元内存在缺陷；

若该超声波信号在所述带隙频率范围内出现明显衰减，在所述带隙频率范围外不存在变化，则判断该超声波信号对应的待检测单元内不存在缺陷。

7.根据权利要求4所述的太阳能电池板的缺陷检测方法，其特征在于，所述对目标太阳能电池板的任意一个单元格进行色散分析，并根据色散分析结果确定带隙频率范围，包括：

构建与目标太阳能电池板的任意一个单元格对应的仿真模型；

对所述仿真模型进行色散分析，并根据色散分析结果确定带隙频率范围。

8.根据权利要求7所述的太阳能电池板的缺陷检测方法，其特征在于，所述对所述仿真模型进行色散分析，并根据色散分析结果确定带隙频率范围，包括：

对所述仿真模型的两个侧面设置周期性边界条件，并沿特征波矢量的x方向求解特征值，根据x方向的特征值确定所述仿真模型的共振频率，并将所述共振频率作为特征波矢量下的特征频率；

根据所述特征波矢量下的特征频率绘制频率与波矢量关系的色散曲线，并根据所述色散曲线确定带隙频率范围。

9.一种太阳能电池板的缺陷检测装置，其特征在于，包括：

带隙频率范围确定模块，用于对目标太阳能电池板的任意一个单元格进行色散分析，并根据色散分析结果确定带隙频率范围；其中，所述单元格是依据所述目标太阳能电池板内部结构的周期性进行划分后得到的；

缺陷检测模块，用于获取在所述目标太阳能电池板的每一待检测单元处采集的超声波信号，并确定各个超声波信号在所述带隙频率范围内外的声波能量变化情况，根据各个声波能量变化情况判断相应的待检测单元内是否存在缺陷，其中，每一待检测单元包括一个或多个连续的单元格，这取决于划分的待检测单元的大小。

10.一种存储介质，其特征在于：所述存储介质中存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行如权利要求4至8中任一项所述太阳能电池板的缺陷检测方法的步骤。