[发明专利]基于多角度立体匹配的高实时定量超声检测方法

说明书

技术领域

本发明属于工业超声检测技术领域，涉及一种基于多角度立体匹配的高实时定量超声检测方法。

背景技术

管道材料作为一种经济的成品原料，被广泛地应用到如船舶工业、生物医学、汽车、石油化工、土木建筑以及市政供水供气系统等等与人类生产和生活息息相关的产业当中。但是，随着使用年限的增长，腐蚀、疲劳等因素增加了管道发生泄漏甚至爆炸的可能性。因此，十分有必要采用超声无损检测技术开展对管材实施出厂检测和在役设备监控，来减少意外造成的人员生命和财产的损失。

超声无损检测是一门古老的学科，由最初的定性检测发展成目前日趋成熟的定量检测技术。超声定性检测是利用超声脉冲回波法得到A扫描波形，操作人员根据A扫描波形图和自身经验来大致判断上是否存在缺陷以及缺陷的粗略位置；而超声定量检测是以A扫描波形为基础，配合各种机械的扫查形式，形成了待检试件横、纵截面的二维成像结果，即B、C、S等扫描图。随着计算机软硬件地不断发展，成像分辨率越来越高，虽然二维图像已经能够在一定程度上反映缺陷的形状、尺寸大小，但其存在的某些方面不足，还达不到人们对于精细化定量表征的要求。这些不足方面主要表现为，第一，由于超声换能器数量、位置布置和扫查方式，决定了超声换能器只有接收到来自单个方向上的回波信号，而上述的成像结果也只是对某一个截面的表征；若缺陷具有一定体积，那么对缺陷的侧面和底面的信息携带不完备，对缺陷整体定量化程度低。第二，采用超声扫描断层成像方法，可以精确地表征体积型缺陷，如专利《超声浅表组织与器官容积扫描断层成像方法》（专利申请号为CN201210197253.3）；但超声断层扫描成像是基于多次B（或C）扫描图的基础上叠加而成，必然耗时，也需要更多的存储硬件。可见，缺陷的定量化精细表征是基于大批量回波信号提取丰富特征信息的过程；而对大量数据的采集、处理和分析的过程必然耗费大量时间，丧失检测实时性。正是因为缺陷表征的定量化与检测实时性存在这种严重的制约关系，奢望一种方法能同时具备高实时性和强定量化能力是不现实的，只有有效协调它们之间的关系，才能取得令人满意的效果。

发明内容

本发明旨在提出一种基于多角度立体匹配的高实时定量超声检测方法，以实现柔性协调超声检测定量化表征与检测实时性之间此消彼长的关系。

本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

基于多角度立体匹配的高实时定量超声检测方法，应包括以下步骤:

步骤(1).将待检试件划分为大小可调整的栅格单元，作为缺陷重建与材料表征的基本单元。

步骤(2).在空间内不同方位上排布两个或两个以上超声换能器，调整超声换能器姿态，使各个超声换能器的声束仅在栅格单元空间内汇聚，并且每一束声波从超声换能器表面汇聚到栅格单元所经历的声程一致。

步骤(3).同时激励各个超声换能器，根据步骤(2)要求，它们发出的声波将在对应栅格单元处形成能量最大的声场。

步骤(4).利用总线型插卡式的多通道超声检测仪器，同时进行实时采样和处理各个通道上的超声反射回波信号。

步骤(5).采用基于小波变换的多分辨率立体匹配关联，获得对栅格单元的声学特性表征，再配合上机械扫查，进而以一系列这样的栅格单元来表征材料甚至重建内部缺陷。

步骤(6).应用数据可视化技术，实现缺陷的实时表征显示。

步骤(1)中所述的将待检试件划分为大小可调整的栅格单元，其具体实现方法如下：首先，按照默认的粗分辨率对待检试件进行网格划分，考察检测系统的实时性；若满足结果显示实时性的前提下，可以通过进一步细分栅格，在整体上提高超声精细定量化表征能力；在结果显示实时性欠佳的时候，通过降低不感兴趣区域的栅格划分分辨率，使得改善实时性体验的同时，在感兴趣区域内仍保持较高的定量化表征能力。