[发明专利]一种基于超声和电磁超声相结合的双模无损检测方法

摘要

一种基于超声和电磁超声相结合的双模无损检测方法及装置，首先在非静磁场作用下，利用超声检测方法对金属构件进行粗检；然后在静磁场作用下，对金属构件施加脉冲激励电流.金属构件在静磁场的作用下其内部产生洛伦兹力，洛伦兹力将导致声信号的产生，在金属构件有缺陷和无缺陷位置处产生的超声信号不同。通过贴放在金属构件上的超声探头阵列重建金属构件的电导率分布，通过电导率分布结合超声检测结果检测金属构件缺陷。应用本发明检测方法的装置中，控制系统（2）连接脉冲激励系统（1）、超声探头阵列（4）和磁体系统（3），超声探头阵列（4）连接信号检测处理系统（5），信号检测处理系统（5）连接重建系统（6）。

主权项

一种基于超声和电磁超声相结合的双模无损检测方法，其特征在于所述的检测方法是首先在非静磁场作用下，利用超声检测方法对金属构件进行粗检；然后在静磁场作用下，对金属构件施加脉冲激励电流；金属构件在静磁场的作用下其内部产生洛伦兹力，洛伦兹力将导致超声信号的产生，在金属构件有缺陷和无缺陷位置处产生的超声信号不同；通过贴放在金属构件上的超声探头阵列检测超声信号，利用此超声信号重建金属构件的电导率分布，通过电导率分布结合超声检测结果检测金属构件缺陷；所述的重建金属构件的电导率分布过程的步骤如下：首先对于在外加磁场作用下产生的超声信号进行还原：$m(r,t)=p(r,t)*h\left(t\right)+\mathrm{\γ}\left(t\right)---\left(1\right)$其中，*表示卷积运算，表示原始声场，为噪声信号，为超声换能器的时域脉冲响应，表示经过信号处理系统后接收到的超声信号；公式(1)的频域表示为：$M(r,\mathrm{\ω})=P(r,\mathrm{\ω})\×H\left(\mathrm{\ω}\right)+Y\left(\mathrm{\ω}\right)---\left(2\right)$其中和分别是和的傅里叶谱；则基于最小均方差估计，存在噪声时，根据维纳滤波反卷积理论，超声换能器处的原始声场能够通过维纳滤波反卷积恢复：$p(r,t)={\mathrm{FFT}}^{-1}\left(\frac{M(r,\mathrm{\ω})H\left(\mathrm{\ω}\right)}{{\left|H\left(\mathrm{\ω}\right)\right|}^2+C}\right)---\left(4\right)$式中为乘数因子，为反傅里叶符号；然后利用超声换能器接收到的超声信号通过公式(4)利用维纳滤波反卷积得到超声换能器处的原始声场求出原始声场后，可用时间反演法进行样品声源分布的重建，在声源分布求解后，利用磁体系统主磁场与超声探头阵列的探头垂直的情况，外加磁体系统的磁场只有单一分量，假设为为一常数，为外加磁体系统的磁场强度，是方向矢量，结合电流连续性定理求解电流密度：$\left\{\begin{array}{c}\frac{{\∂}^2{J}_x}{{\∂}^{2}x}+\frac{{\∂}^2{J}_x}{{\∂}^{2}y}=-\frac{\∂f(x,y)}{\∂y}\\ \frac{{\∂}^2{J}_y}{{\∂}^{2}x}+\frac{{\∂}^2{J}_y}{{\∂}^{2}y}=\frac{\∂f(x,y)}{\∂x}\end{array}\right.---\left(9\right)$是获得的洛伦兹力散度的表达式；在已知洛伦兹力散度和静磁场的磁通密度的条件下，由公式(9)电流密度满足的方程，以及相应的边界条件重建被测金属构件断层的电流密度分布；最后获得电流密度后，参照磁共振电阻抗成像中电导率的重建方法，通过迭代算法重建金属构件样品的电导率分布。