用于超声相控阵的扇形扫描成像的扫描检测方法和装置制造方法及图纸

一种用于超声相控阵的扇形扫描成像的扫描检测方法和装置，该方法包括：坐标变换步骤，对扫描区域内多个采样点的极坐标数据进行坐标变换，得到成像坐标系上对应像素点的每个该采样点的直角坐标数据，并存储该直角坐标数据；对坐标转换后的扫描线进行插值步骤，通过判断待插值点与其周围的采样点的直线位置关系，找到与该待插值点距离最近的四个回波信号采样点，根据该待插值点与该四个回波信号采样点的距离关系，按权重进行插值；以及存储该插值结果。本发明专利技术还提供了用于超声相控阵的扇形扫描成像的扫描检测装置，以及该装置的使用方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种超声相控阵检测技术，特别是一种适用于等声程、等深度、等跨度三种聚焦形式，也同样适用于线性扫描及任意聚焦点组合的基于斜探头的扇形扫描成像的扫描检测方法和装置。
技术介绍
相控阵超声检测技术是通过控制阵列探头各个阵元的接收与发射的延迟时间，形成合成声束的聚焦、扫描等，从而实现超声波束的偏转、聚焦等各种扫描效果，最终在扫描范围内实现高分辨率的超声缺陷成像。在相控阵超声发射状态下，阵列换能器中各阵元按一定延迟规律顺序激发，产生的超声发射子波束在空间合成，形成聚焦点和指向性。改变各阵元激发的延迟规律，可以改变焦点位置的波束指向，形成在一定空间范围内的扫描聚焦。和常规的扫描成像相比，相控阵超声成像技术采用阵列式的探头，只需改变探头中各个阵元激励的延迟时序，无需移动探头就可以方便地实现全方位和多角度扫查。在相控阵超声接收状态下，列阵换能器的各个阵元接收回波信号，按不同延时值进行延时，然后加权求和作为输出。通过设定一定的延时规律，可以实现对声场中的指定物点进行聚焦接收，采用不同的延时规律，即可实现对不同点和不同方向上的接收聚焦和扫描。例如申请号为“200580020418.8”，名称为“阵列式超声换能器”的中国专利技术专利申请，申请号为“200580028604.6”，名称为“二维超声换能器阵列”的中国专利技术专利申请，申请号为“200680029122.7”，名称为“超声换能器阵列”的中国专利技术专利申请所公开的各种换能器，均为应用超声成像，进行非侵入地探查固、液、气体以进行相应检测。现有技术的超声检测过程需要用楔块调整检测的范围，一般情况下超声相控阵可以通过改变延迟时间的方法来改变检测角度，但是实际测试中由于超声旁瓣等的干扰，当相控阵偏转角度过大时就会影响检测结果，因此常常在超声
检测中使用楔块，通过加楔块增加超声相控阵的扫查范围。参见图1，图1为超声扫描原理图。如图所示，设要扫描的范围是β1～βn，间隔角度为Δβ°，则共有N＝(βn-β1)/Δβ条扫描线。根据Snell定律(公式1)，反射角不相等，对应的入射角也不相等，而这N条扫描线都是从阵列中心点发射出来的，因此，这N条扫描线在楔块1与待测工件2的交界处会产生N个不同的折射点。这种现象即为入射点漂移。 c 1 c 2 = sin α sin β ]]> 公式(1)在相控阵超声发射状态下，阵列换能器中各阵元按一定延迟规律顺序激发，产生的超声发射子波束在空间合成，形成聚焦点和指向性。由于入射点漂移，N条扫描线不是以同一点进入工件中，所以成像后的扇扫图形也不是以一点为圆心的扇形，对检测精度造成一定影响。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的上述问题，提供一种适用于等声程、等深度、等跨度三种聚焦形式，也适用于线性扫描及任意聚焦点组合的用于超声相控阵的扇形扫描成像的扫描检测方法和装置。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种用于超声相控阵的扇形扫描成像的扫描检测方法，其中，包括如下步骤：S100、坐标变换，对扫描区域内多个采样点的极坐标数据进行坐标变换，得到成像坐标系上对应像素点的每个该采样点的直角坐标数据，并存储该直角坐标数据；S200、对坐标转换后的扫描线进行插值，通过判断待插值点与其周围的采样点的直线位置关系，找到与该待插值点距离最近的四个回波信号采样点，根据该待插值点与该四个回波信号采样点的距离关系，按权重进行插值；以及S300、存储该插值结果。上述的超声相控阵的扇形扫描成像的扫描检测方法，其中，所述步骤S100进一步包括：S101、生成第一数据存储表，根据扫描范围内N条扫描线角度、声程方向采样点个数M和直角坐标系上的图像分辨率，计算出M*N个采样点的极坐标对
应该直角坐标系的直角坐标，并存储在第一数据存储表中；S102、生成第二数据存储表，根据该声程方向的每个该采样点的直角坐标，计算出每条扫描线相邻两点的直线方程，并将该直线方程对应的直线的斜率和该直线在Y轴上的截距存储在第二数据存储表中；S103、生成第三数据存储表，根据在同一声程上的N个采样点坐标，计算相邻两个扫描点的直线方程，将该直线方程对应的直线的斜率和该直线在Y轴上的截距存储在第三数据存储表中。上述的超声相控阵的扇形扫描成像的扫描检测方法，其中，所述步骤S101进一步包括：设声波在楔块中传播速度为c1，在工件中传播速度为c2，阵列中心点的高度为h，声波入射角依次为α1～αn，折射角依次为β1～βn，则极坐标系中各入射点位置为： x = h × c 1 sin β c 2 2 - c 1 2 × sin 2 β ]]>(β为β1～βn)将以不同入射点为起始点的采样点转换到直角坐标上，转换公式如下： x = r × sin θ y = r × cos θ ]]>上述的超声相控阵的扇形扫描成像的扫描检测方法，其中，所述步骤S200进一步包括：S201、邻近点查找，通过判断待插值点与临近采样点确定的直线方程的位置关系，确定待插值点的四个邻近采样点坐标值；S202，插值，利用该四个邻近采样点对该待插值点进行线性插值。上述的超声相控阵的扇形扫描成像的扫描检测方法，其中，所述步骤S201进一步包括：S2011、确定该四个邻近采样点的纵坐标，遍历直角坐标系上各个待插值点P，从第一条声程方向的扫描线开始，判断点P与扫描线上采样点确定的直线的位置关系，如果点P在扫描线上方，继续判断下一条扫描线，直到点P位于当前扫描线的下方为止，则确定点P位于当前扫描线与前一扫描线之间，由此获得点P的最邻近四个采样点的纵坐标；S2012、确定该四个邻近采样点的横坐标，从已找到的第n条线和第n+1
条扫描线中，判断本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于超声相控阵的扇形扫描成像的扫描检测方法，其特征在于，包括如下步骤：S100、坐标变换，对扫描区域内多个采样点的极坐标数据进行坐标变换，得到成像坐标系上对应像素点的每个该采样点的直角坐标数据，并存储该直角坐标数据；S200、对坐标转换后的扫描线进行插值，通过判断待插值点与其周围的采样点的直线位置关系，找到与该待插值点距离最近的四个回波信号采样点，根据该待插值点与该四个回波信号采样点的距离关系，按权重进行插值；以及S300、存储该插值结果。

【技术特征摘要】
1.一种用于超声相控阵的扇形扫描成像的扫描检测方法，其特征在于，包括如下步骤：S100、坐标变换，对扫描区域内多个采样点的极坐标数据进行坐标变换，得到成像坐标系上对应像素点的每个该采样点的直角坐标数据，并存储该直角坐标数据；S200、对坐标转换后的扫描线进行插值，通过判断待插值点与其周围的采样点的直线位置关系，找到与该待插值点距离最近的四个回波信号采样点，根据该待插值点与该四个回波信号采样点的距离关系，按权重进行插值；以及S300、存储该插值结果。2.如权利要求1所述的超声相控阵的扇形扫描成像的扫描检测方法，其特征在于，所述步骤S100进一步包括：S101、生成第一数据存储表，根据扫描范围内N条扫描线角度、声程方向采样点个数M和直角坐标系上的图像分辨率，计算出M*N个采样点的极坐标对应该直角坐标系的直角坐标，并存储在第一数据存储表中；S102、生成第二数据存储表，根据该声程方向的每个该采样点的直角坐标，计算出每条扫描线相邻两点的直线方程，并将该直线方程对应的直线的斜率和该直线在Y轴上的截距存储在第二数据存储表中；S103、生成第三数据存储表，根据在同一声程上的N个采样点坐标，计算相邻两个扫描点的直线方程，将该直线方程对应的直线的斜率和该直线在Y轴上的截距存储在第三数据存储表中。3.如权利要求2所述的超声相控阵的扇形扫描成像的扫描检测方法，其特征在于，所述步骤S101进一步包括：设声波在楔块中传播速度为c1，在工件中传播速度为c2，阵列中心点的高度为h，声波入射角依次为α1～αn，折射角依次为β1～βn，则极坐标系中各入射点位置为： x = h × c 1 × sin β c 2 2 - c 1 2 × sin 2 β ]]>(β为β1～βn)其中，x为每条扫描线在待测工件上入射点的x坐标；将以不同入射点为起始点的采样点转换到直角坐标上，转换公式如下： x = r × sin θ y = r ...

【专利技术属性】
技术研发人员：董凯，马殿忠，孙剑，董红斌，田国良，陈会龙，任鹏，
申请(专利权)人：烟台鑫丰源电站设备有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37