0謹。
[0034] 2)選擇AG1024型射頻功率放大器激勵EMAT，第一次全向激發(fā)AO模態(tài)Lamb波，14 個接收EMT依次接收Lamb波；第二次全向激發(fā)SO模態(tài)Lamb波，14個接收EMT依次接收 Lamb波；第一次激發(fā)的Lamb波為純凈單一的AO模態(tài)Lamb波；第二次激發(fā)的Lamb波為純 凈單一的SO模態(tài)Lamb波。
[0035] 如圖3所示，AO和SO兩種模態(tài)Lamb波相應的工作頻率（激發(fā)頻率）選擇方法如 下：
[0036] a、定義Lamb波對板厚變化的敏感度函數：
[0037] SEN (f, d, Δ d) = I Sthe (f, d- Δ d) -Sthe (f, d) | / Δ d
[0038] 其中，SthJf, d- Δ d)和SthJf, d)分別為所用模態(tài)Lamb波在缺陷區(qū)域和基礎板厚 區(qū)域的慢度值；f為所用模態(tài)Lamb波的工作頻率；d為基礎板厚；△ d為缺陷區(qū)域的板厚相 比于基礎板厚的減小量；（d-Δ d)為缺陷區(qū)域的板厚。
[0039] b、設置Lamb波的敏感度函數SEN (f，d)的閾值THs:
[0040] THs = SNRnin X Snolse/dnin
[0041] 其中，SNRnilJP (1_分別為層析成像所需的最小信噪比和板厚分辨率；Snc_為噪聲 幅值。
[0042] c、分別計算AO波和SO波的板厚變化敏感度函數SEN (f，d)隨d變化的曲線，得到 兩種模態(tài)波SEN(f，d)的幅值在f-d上的二維分布圖；其中，工作頻率f的取值為（100~ 1000)kHz〇
[0043] d、如圖3a所示，在SO模態(tài)波的SEN(f，d)分布圖上，找到SEN(f，d) = THs對應的 等尚線。
[0044] e、計算曲線fd = Xs與直線d = d。的交點坐標，記為（d。，fs)，取:^為SO模態(tài)波 的工作頻率。其中，fd = Xs對應的虛線曲線是SO波工作區(qū)域的邊界；d。為鋁板健康區(qū)域 的板厚。
[0045] f、計算直線f =匕與等高線SEN(f，d) = THs的交點（dp fs)，得到SO波在工作頻 率匕下的工作區(qū)域為[dp d。]。
[0046] g、如圖3b所示，在AO模態(tài)波的SEN(f，d)分布圖上，找到SEN(f，d) = THs對應的 等尚線。
[0047] h、計算曲線 fd = x# SEN(f, d) = THs 與直線 d = (^+(^的交點坐標（(Ijdyfal) 和（4+dz，fa2)，取f al和f 32中相對較小的一個作為AO波的工作頻率f a。其中，dz (dz>0)是 為保證AO和SO波的敏感區(qū)域重疊而設置的一個死區(qū)，使得AO波的敏感區(qū)域的上限值dH滿 足dHH+dz;fd = X a對應的虛線曲線是AO波工作區(qū)域的邊界。
[0048] i、為提高對微小缺陷的檢測靈敏度，取匕為SO模態(tài)波的工作頻率。于是，得到AO 波在工作頻率匕下的工作區(qū)域為[0, ClJdz]。
[0049] 3)利用偽Wigner-Ville分布（PWVD)對14X14個AO模態(tài)EMAT檢測波形和14X14 個SO模態(tài)EMT檢測波形進行時頻分析和模態(tài)識別；
[0050] 4)提取196個AO檢測波形的時頻分析結果并記錄對應的走時T1 (AO)~T196 (AO); 提取196個SO檢測波形的時頻分析結果并記錄對應的走時T1 (SO)~T196(SO)。
[0051] 5)如圖4所示，使用聯合迭代重建算法（SIRT)確定AO和SO模態(tài)下每個網格的慢 度（速度的倒數）：
[0053] 其中，Sj為待求的第j個網格的慢度；L ^為第i條投影射線在第j個網格中的長 度J1為第i條投影射線的實測走時；由步驟5可知，η = 120X120 = 14400, m = 14X14 = 196。
[0054] 6)使用圖像融合技術（Lamb波的頻散關系），將AO模態(tài)和SO模態(tài)下得到的兩組 慢度分布結果轉化為板厚分布結果，再進行疊加，并求取平均，從而得到最終的缺陷分布結 果。
[0055] 經過計算，如圖6、圖7和圖8所示，針對深度逐漸變化的復雜缺陷而言，相比于單 一模態(tài)Lamb波跨孔層析成像，配合使用AO模態(tài)和SO模態(tài)Lamb波得到的成像結果噪聲干 擾更小，成像精度更高。
[0056] 另外，本發(fā)明實施例的一種多模態(tài)超聲Lamb波復雜缺陷層析成像方法的其它構 成以及作用對于本領域的技術人員而言都是已知的，為了減少冗余，不做贅述。
[0057] 在本說明書的描述中，參考術語"一個實施例"、"一些實施例"、"示例"、"具體示 例"、或"一些示例"等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特 點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不 一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何 的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
[0058] 盡管已經示出和描述了本發(fā)明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解：在不 脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本 發(fā)明的范圍由權利要求及其等同限定。
【主權項】
1. 一種多模態(tài)超聲Lamb波復雜缺陷層析成像方法，其特征在于，包括如下步驟： 1) 在待測板材上選擇一個矩形區(qū)域作為缺陷層的成像區(qū)域，將所述成像區(qū)域橫縱分割 成&乂隊個網格；在所述成像區(qū)域的一側設置M個發(fā)射電磁聲換能器，在所述成像區(qū)域與所 述發(fā)射磁聲換能器的相對側設置M個接收電磁聲換能器；其中，NpN2、M為自然數； 2) 使用射頻功率放大器分兩次激勵所述M個發(fā)射電磁聲換能器，其中，第一次全向激 發(fā)AO模態(tài)Lamb波，所述M個接收電磁聲換能器依次接收所述AO模態(tài)Lamb波； 第二次全向激發(fā)SO模態(tài)Lamb波，M個接收電磁聲換能器依次接收所述AO模態(tài)Lamb波； 3) 利用偽Wigner-Ville分布對MXM個AO模態(tài)電磁聲換能器檢測波形和MXM個SO 模態(tài)電磁聲換能器檢測波形進行時頻分析和模態(tài)識別； 4) 提取所述MXM個AO電磁聲換能器檢測波形的時頻分析結果并記錄對應的走時 T1(AO)~Tmxm(AO);提取所述MXM個SO電磁聲換能器檢測波形的時頻分析結果并記錄對 應的走時T1 (SO)~Tmxm(SO); 5) 使用聯合迭代重建算法確定所述AO模態(tài)和所述SO模態(tài)下所述N1XN2個網格中每 個網格的慢度：其中，Sj為待求的第j個網格的慢度；Lu為第i條投影射線在第j個網格中的長度；Ti為第i條投影射線的實測走時；n為正整數，且n=N1XN2;!!!為正整數，且m=MXM; 6) 使用圖像融合方法將所述AO模態(tài)和所述SO模態(tài)下得到的兩組慢度分布結果轉化為 板厚分布結果，再進行疊加，并求取平均，從而得到最終的缺陷分布結果。2. 根據權利要求1所述的一種多模態(tài)超聲Lamb波復雜缺陷層析成像方法，其特征在 于，步驟1)中，所述發(fā)射電磁聲換能器和所述接收電磁聲換能器直徑范圍均為20~60_， 相鄰所述發(fā)射電磁聲換能器和所述接收電磁聲換能器的中心間距均為30~90mm。3. 根據權利要求1所述的一種多模態(tài)超聲Lamb波復雜缺陷層析成像方法，其特征在 于，步驟2)中，所述射頻功率放大器的激發(fā)頻率為100~1000 kHz;第一次激發(fā)的Lamb波 為純凈單一的AO模態(tài)Lamb波；第二次激發(fā)的Lamb波為純凈單一的SO模態(tài)Lamb波。4. 根據權利要求1所述的一種多模態(tài)超聲Lamb波復雜缺陷層析成像方法，其特征在 于：步驟2)中，所述AO模態(tài)Lamb波和所述SO模態(tài)Lamb波的激發(fā)頻率方法進一步包括： 201) 定義Lamb波對板厚變化的敏感度函數： SEN(f,d,Ad) =ISthe (f,d-Ad) -Sthe (f,d) | /Ad 其中，SthJf,d-Ad)和SthJf,d)分別為所用模態(tài)Lamb波在缺陷區(qū)域和基礎板厚區(qū)域 的慢度值；f?為所用模態(tài)Lamb波的工作頻率；d為基礎板厚；Ad為缺陷區(qū)域的板厚相比于 基礎板厚的減小量；（d_Ad)為缺陷區(qū)域的板厚； 202) 設置Lamb波敏感度函數SEN(f，d)的閾值THs: THs=SNRninXSnolse/dnin 其中，SNRnilJP(1_分別為層析成像所需的最小信噪比和板厚分辨率；Snc^為噪聲幅 值； 203) 分別計算所述AO波和所述SO波的板厚變化敏感度函數SEN(f，d)隨d變化的曲 線，得到兩種模態(tài)波SEN(f，d)的幅值在f-d上的二維分布圖；其中，工作頻率f?的取值為 100~1000 kHz; 204) 在所述SO模態(tài)波的SEN(f，d)分布圖上，找到SEN(f，d) =THs對應的等高線； 205) 計算曲線fd=Xs與直線d=d。的交點坐標，記為（d。，fs)，取:^為SO模態(tài)波的 工作頻率；其中，所述fd=Xs對應的虛線曲線是SO波工作區(qū)域的邊界；d。為鋁板健康區(qū)域 的板厚； 206) 計算直線f=匕與等高線SEN(f，d) =THs的交點（c^，fs)，得到SO波在工作頻 率匕下的工作區(qū)域為[dpd。]; 207) 在所述AO模態(tài)波的SEN(f，d)分布圖上，找到SEN(f，d) =THs對應的等高線； 208) 計算曲線fd=x#SEN(f,d) =THs與直線d= (Ijdz的交點坐標（(Ijd^fal)和 (4+dz，fa2)，取fal和fa2中相對較小的一個作為AO波的工作頻率fa;其中，dz (dz>0)是為保 證AO和SO波的敏感區(qū)域重疊而設置的一個死區(qū)，使得AO波的敏感區(qū)域的上限值dH滿足 dH>dL+dz;fd=X3對應的虛線曲線是AO波工作區(qū)域的邊界； 209) 為提高對微小缺陷的檢測靈敏度，取fa為SO模態(tài)波的工作頻率，得到AO波在工 作頻率匕下的工作區(qū)域為[〇,c^+dj。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種多模態(tài)超聲Lamb波復雜缺陷層析成像方法，包括以下步驟：通過預設敏感度閾值THs和敏感度死區(qū)dz，計算得到A0和S0兩種模態(tài)Lamb波合適的工作頻率；分別使用A0波EMAT陣列和S0波EMAT陣列，在各自工作頻率條件下進行A0波跨孔層析成像和S0波跨孔層析成像；通過圖像融合，將兩種結果有機結合，得到最終的缺陷圖像重建結果。該方法的優(yōu)勢在于，可以充分利用不同模態(tài)Lamb波的敏感區(qū)域不同的特點，進行敏感區(qū)域的互補，從而擴大層析成像方法的整體敏感區(qū)域，降低噪聲的影響，有效減少從慢度分布圖中提取缺陷特征信息的難度，提高對復雜缺陷的識別效率和成像精度，具有廣闊的應用前景。
【IPC分類】G01N29/06
【公開號】CN105044212
【申請?zhí)枴緾N201510385652
【發(fā)明人】黃松嶺, 趙偉, 王珅, 魏爭, 李世松
【申請人】清華大學
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年6月30日