[发明专利]一种实时3D全聚焦相控阵超声成像方法、装置及存储介质

说明书

本发明实施例公开了一种实时3D全聚焦相控阵超声成像方法，包括步骤：以所述待测工件以顶面建立三维空间直角坐标系;计算所述二维面阵换能器每一阵元依次发射的超声波经耦合区传递到所述待测工件内的目标缺陷点的发射时间，以及经所述标缺陷点反射的超声波经所述待测工件至所述耦合区被所述二维面阵换能器接收的反射时间；以所述发射时间、反射时间建立全矩阵数据将目标缺陷点进行3D全聚焦重构。本发明实施例还公开了一种用于实时3D全聚焦相控阵超声成像的装置及可读存储介质。采用本发明，实时采集待测工件内部三维空间的全矩阵波形信号进行实时3D全聚焦成像检测，检测成像结果非常直观，检测速度快，检测结果可靠、伤损容易观察。

技术领域

本发明涉及超声检测领域，尤其涉及一种实时3D全聚焦相控阵超声检测成像方法、装置及存储介质。

背景技术

当前国内外研究人员针对于检测件进行超声检测还停留在采用A型波数字超声检测仪的一维回波信号对检测件进行表述，或者采用传统相控阵成像检测仪对检测件进行二维剖面成像检测的阶段，或者通过伺服电机带动常规探头通过水浸法采集工件波形，采集完毕再离线合成一副3D图像。事实上，这三种方案的检测工艺都比较复杂，传统相控阵的二维成像检测技术虽然也能够检测出检测件内部的缺陷，但是由于仅仅是对检测件内部的某个剖面进行成像，检测结果并不能有效反应缺陷在检测件内部立体空间中的几何结构及尺寸大小，检测结果的直观性较差，容易出现缺陷的误判和漏判，对于检测操作人员的检测工艺水平、检测经验要求相对较高，而上述最后一种方案采集速度慢，成像效率低，像素低，通过后期计算合成处理重构三维，并不能实时地进行检测成像。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种实时3D全聚焦相控阵超声成像方法、装置及存储介质。可对待测工件实时进行3D检测显示。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种实时3D全聚焦相控阵超声成像方法，包括以下步骤：

S1：使用n×n二维面阵换能器耦合于待测工件上方；

S2：以所述待测工件以顶面建立三维空间直角坐标系；

S3：对所述二维面阵换能器进行初始化；

S4：计算所述二维面阵换能器每一阵元依次发射的超声波经耦合区传递到所述待测工件内的目标缺陷点的发射时间，以及经所述标缺陷点反射的超声波经所述待测工件至所述耦合区被所述二维面阵换能器接收的反射时间；

S5：以所述发射时间、反射时间建立全矩阵数据将目标缺陷点进行3D全聚焦重构。

进一步地，还包括对所述3D全聚焦重构结果进行希尔伯特滤波器的滤波的步骤。

更进一步地，所述对所述二维面阵换能器进行初始化的步骤通过以下方法进行初始化面阵换能器各阵元坐标：

其中，d表示阵元间距，h表示耦合区的厚度，i＝1,2,3,...n²。

更进一步地，所述发射时间经以下方式计算：

其中，表示超声波经耦合区传递到所述待测工件内的折射点的三维坐标，表示工件内任意点I的三维坐标，v₁表示耦合区的声速，v₂表示待测工件的声速。

更进一步地，所述反射时间经以下方式计算：

其中，表示超声波经所述待测工件传递到耦合区的折射点的三维坐标。

更进一步地，所述步骤S5还包括以下方法：