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申请/专利权人：大连理工大学

摘要：本发明属于无损检测领域，提出了一种基于反距离权重的高分辨力超声频域全聚焦方法。使用全聚焦信号采集系统和相控阵探头进行全聚焦信号采集，结合采样频率、声速、探头阵元间距，确定待测区域离散网格点之间的位置关系，构建各点的反距离权重函数，扩展频域成像所用全聚焦信号；对扩展后的全聚焦信号进行傅里叶变换，利用横向和纵向波数计算相应的迁移因子，通过逐层递推获得高分辨力的频域全聚焦图像，最终实现缺陷检出和定量。该方法一定程度上摆脱了频域算法和探头间距带来的横向分辨力的限制，具有分辨力高、图像平滑的优点，对于邻近缺陷有较好的识别能力，具有一定的工程应用前景。

主权项：1.一种基于反距离权重的高分辨力超声频域全聚焦方法，其特征在于，该基于反距离权重的高分辨力超声频域全聚焦方法采用全聚焦信号采集系统1和相控阵探头2进行全聚焦信号采集获得原始数据；结合采样频率、声速、探头阵元间距，确定待测区域离散网格点之间的位置关系，构建各网格点的反距离权重函数；根据反距离权重函数对原始数据进行插值，扩展频域成像所用全聚焦信号；对扩展后的全聚焦信号进行傅里叶变换，利用横向波数和纵向波数计算迁移因子，通过逐层递推获得高分辨力的频域全聚焦图像，最终实现缺陷检出和定量；具体包括步骤如下：步骤1.确定检测参数针对待测样品的材料、形状、尺寸信息以及待检测区域范围，确定相控阵探头2的型号、阵元数量和中心频率；步骤2.采集全聚焦信号利用全聚焦信号采集系统1及阵元数为n、探头阵元间距为l的相控阵探头2采集信号，得到包含n2个A扫描信号的全聚焦信号S；将由阵元i发射，阵元j接收的A扫描信号定义为Sij，其中，1≤i≤n，1≤j≤n；每个A扫描信号具有Nt个数据点，全聚焦信号S维度为n×n×Nt；步骤3.待测区域网格划分及反距离权重数据扩展将待测区域离散网格化，网格点即为各成像点位置，共计Nt×n个网格点；相邻网格点横向间隔等于阵元间距l，迁移深度d通过下式得到 式中，v表示待测样品中的声速，fs表示采样频率；在全聚焦信号S中等间隔设置填充点，填充点处填充幅值为0的A扫描信号，得到扩展后的全聚焦信号Sinterp，其维度为N×N×Nt，N为数据扩展后的横向网格点数量，N＞n，共计N×Nt个离散网格点；通过反距离权重函数处理对填充点进行逐点重新赋值；计算扩展后的全聚焦信号Sinterp中各填充点与第p个相邻全聚焦信号数据点的距离dispxnew,ynew，如下式所示： 式中，xp、yp表示第p个相邻全聚焦信号数据点的横坐标、纵坐标，xnew、ynew表示填充点的横坐标、纵坐标；对a个相邻全聚焦信号数据点进行幅值重构，反距离权重函数elepxnew,ynew由式3给出： 填充点的重构幅值Axnew,ynew如式4所示，Apxnew,ynew代表第p个相邻全聚焦信号数据点的幅值； 对Sinterp中每个填充点重复进行式2-4的流程，得到最终扩展后的全聚焦信号SSinterp，并将SSinterp中信号所对应的阵元称为虚拟阵元；步骤4.全聚焦频域成像根据步骤3得到的最终扩展后的全聚焦信号SSinterp，确定重构成像的横向间距xs，xsl，由式5和式6计算纵向波数ωk和横向波数kxkk： 式中，k的取值范围为-Nt，Nt，kk的取值范围为-N，N，分别反映了ω和kx变化范围；将SSinterp拆分为N个Nt×N数值矩阵SSinterp-m，1≤m≤N，经过傅里叶变换后，第m个数值矩阵SSinterp-m转化为阵列频谱FFTSm，结合迁移深度d，计算迁移因子矩阵Fm，其中各元素Fmω,kx如式7所示： 同时，以第1个阵元中心为原点建立直角坐标系，计算虚拟阵元位置点到各离散网格点所对应的时间序列Tmt： 式中，t代表信号采样序列；将傅里叶变换后的阵列频谱FFTSm与迁移因子矩阵Fm相乘，并进行逆傅里叶变换，之后选择对应时间序列Tm中的幅值进行累加，逐层递推得到成像结果Pm；最后，将成像结果Pm进行叠加，得到完整的全聚焦图像P，如式9所示； 读取全聚焦图像中最强波峰作为缺陷所在位置，在-6dB范围内进行缺陷检测和定量。

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