一種適用于傾斜裂紋定量和成像的超聲相對時間傳播技術(shù)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種適用于傾斜裂紋定量和成像的超聲相對時間傳播技術(shù)，解決傳統(tǒng) 相對時間傳播技術(shù)難以對傾斜裂紋進(jìn)行直觀成像和精確定量、定位的問題，涉及超聲無損 檢測技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 裂紋是材料與結(jié)構(gòu)中最常見、危害性最大的缺陷類型之一。正確判斷裂紋的長度、 取向和位置等缺陷特征，對工件的安全性評價具有十分重要的意義。作為一種超聲無損檢 測方法，傳統(tǒng)相對傳播時間技術(shù)（relative arrival time technique，RATT)以其準(zhǔn)確、優(yōu) 異的垂直裂紋定量能力，在缺陷無損檢測與評價領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。
[0003] 然而，如公式（1)所示的傳統(tǒng)RATT裂紋長度數(shù)學(xué)表達(dá)式中，通常假設(shè)裂紋取向垂 直于被檢工件底面，忽略了裂紋取向?qū)Χ拷Y(jié)果的影響。然而實際工件中裂紋取向并非一 定垂直于工件底面，對于傾斜裂紋，B掃描圖像中上尖端和下尖端衍射回波的相對位置會隨 裂紋取向的變化而改變，進(jìn)而引起兩個回波之間時間差的改變，導(dǎo)致公式（1)中出現(xiàn)計算 誤差，影響裂紋的定量精度。盡管R. Hoseini等人根據(jù)上、下尖端衍射回波之間的相對位置 修正了裂紋長度的數(shù)學(xué)表達(dá)式，一定程度上提高了傾斜裂紋的定量精度，但是，受B掃描成 像限制，這種改進(jìn)的RATT仍然無法對傾斜裂紋進(jìn)行直觀成像，而且定量誤差相對較高，還 無法對取向平行于聲波入射方向（Y =_0)的裂紋進(jìn)行定量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種適用于傾斜裂紋定量和成像的超聲相對時間傳播技 術(shù)，解決傳統(tǒng)相對時間傳播技術(shù)難以對傾斜裂紋進(jìn)行直觀成像和精確定量、定位的問題。具 有良好的推廣及應(yīng)用前景。
[0005] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種適用于傾斜裂紋定量和成像的超聲相對時間傳播 技術(shù)，包括如下步驟：
[0006] (1)在時域有限差分超聲數(shù)值仿真平臺中建立被檢工件的二維截面模型，并在模 型中設(shè)置裂紋的長度、寬度、傾角和位置；
[0007] (2)依據(jù)實際相控陣線陣探頭的陣元數(shù)、陣元尺寸、中心間距和時域脈沖信號參 數(shù)，在模型中設(shè)置一個陣元數(shù)為N的探頭；
[0008] (3)根據(jù)相控陣全捕捉信號采集，按照1~N號順序逐次激發(fā)陣元，每次激發(fā)后，裂 紋的聲波反射信號被全部N個陣元接收，最終，形成N個A掃描信號，并存儲于N個TXT文 件中，這樣，N個陣元逐次激發(fā)后，共計形成N2個代表A掃描信號的TXT文件；
[0009] (4)利用MATLAB軟件讀取N2個TXT文件，將文件中的N2個A掃描信號保存在FMC 矩陣H中，并利用基于全聚焦算法的程序?qū)進(jìn)行圖像重建，得到裂紋的TFM圖像；
[0010] (5)獲得TFM圖像后，利用MATLAB軟件在圖像中分別找出裂紋上、下尖端回波中幅 值最大的坐標(biāo)點（XK，z K)和（xD，zD);
[0011] (6)確定（xK，zK)和（xD，z D)后，根據(jù)兩點間距離公式"二#~-X。)2 + (zs -z。)2以 及兩點確定的線段與法線之間的兩直線夾角公5
【主權(quán)項】
1. 一種適用于傾斜裂紋定量和成像的超聲相對時間傳播技術(shù)，其特征是：包括如下步 驟： (1) 在時域有限差分超聲數(shù)值仿真平臺中建立被檢工件的二維截面模型，并在模型中 設(shè)置裂紋的長度、寬度、傾角和位置； (2) 依據(jù)實際相控陣線陣探頭的陣元數(shù)、陣元尺寸、中心間距和時域脈沖信號參數(shù)，在 模型中設(shè)置一個陣元數(shù)為N的探頭； (3) 根據(jù)相控陣全捕捉信號采集，按照1~N號順序逐次激發(fā)陣元，每次激發(fā)后，裂紋的 聲波反射信號被全部N個陣元接收，最終，形成N個A掃描信號，并存儲于N個TXT文件中， 這樣，N個陣元逐次激發(fā)后，共計形成N2個代表A掃描信號的TXT文件； (4) 利用MATLAB軟件讀取N2個TXT文件，將文件中的N2個A掃描信號保存在FMC矩 陣H中，并利用基于全聚焦算法的程序?qū)進(jìn)行圖像重建，得到裂紋的TFM圖像； (5) 獲得TFM圖像后，利用MATLAB軟件在圖像中分別找出裂紋上、下尖端回波中幅值最 大的坐標(biāo)點（XK，zK)和（xD，zD); (6) 確定（xK，zK)和（xD，zD)后，根據(jù)兩點間距離公式
又及兩 點確定的線段與法線之間的兩直線夾角公式Z= 計算出裂紋的長度S和 傾角Y，最終實現(xiàn)裂紋的定量，同時，利用全聚焦圖像中裂紋的上、下坐標(biāo)點位置實現(xiàn)對裂 紋的精確定位。
【專利摘要】一種適用于傾斜裂紋定量和成像的超聲相對時間傳播技術(shù)，屬于超聲無損檢測技術(shù)領(lǐng)域。這種傳播技術(shù)在二維截面模型中設(shè)置裂紋的長度、寬度、傾角和位置，用相控陣線陣探頭的信號參數(shù)，在模型中設(shè)置一個陣元數(shù)為N的探頭，根據(jù)相控陣全捕捉信號采集，形成N2個代表A掃描信號的TXT文件，利用軟件讀取TXT文件，得到裂紋的TFM圖像，再利用MATLAB軟件在圖像中找出裂紋上尖端坐標(biāo)點(xR，zR)和下尖端的坐標(biāo)點(xD，zD)，計算出裂紋的長度δ和傾角γ。該傳播技術(shù)解決了傳統(tǒng)相對時間傳播技術(shù)傾斜裂紋定量精度差、無法測量裂紋傾角的問題。此外，該傳播技術(shù)還能對裂紋進(jìn)行直觀成像，并能夠?qū)α鸭y進(jìn)行準(zhǔn)確定位。為進(jìn)一步提高工件中裂紋的定量精度提供解決方法，具有良好的推廣及應(yīng)用前景。
【IPC分類】G01N29-44, G01N29-07, G01N29-06
【公開號】CN104698089
【申請?zhí)枴緾N201510125920
【發(fā)明人】雷明凱, 趙天偉, 陳堯, 張東輝, 林莉, 楊會敏, 羅忠兵, 嚴(yán)宇, 周全, 劉麗麗
【申請人】大連理工大學(xué), 中國核工業(yè)二三建設(shè)有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年3月20日