RU2532597C1 - Method for rendering ultrasonic flaw detection of three-dimensional article - Google Patents

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: invention can be used to render ultrasonic flaw detection of a three-dimensional article. The method includes placing piezoelectric transducers of an antenna array on the investigated object, wherein the distance between adjacent positions of the antenna array, where one V image is obtained, is greater than half the ultrasonic wavelength; performing cyclic ultrasonic exposure of the investigated object successively with each piezoelectric transducer of the antenna array and simultaneously receiving ultrasonic waves and conversion thereof into electrical signals using all transducers of the antenna array; amplifying and converting the obtained electrical signals into digital codes; performing coherent processing of stored digital codes, where the investigated object is divided into local areas which are considered as local concentrated reflecting elements. The stored digital codes are shifted back in time by a value equal to the propagation time of the reflected wave from the considered local area to a corresponding piezoelectric transducer of the antenna array. The time-shifted digital codes are multiplied respectively for each of the local areas; the obtained digital code products are stored and used to reconstruct and render an image.

EFFECT: improved definition of the obtained image of an investigated article due to high resolution for separate rendering of multiple adjacent defects, as well as a high signal-to-noise ratio.

3 dwg

Description

Изобретение относится к области анализа с помощью ультразвуковых волн материалов или изделий из металлов, керамики, пластмасс и может быть использовано в промышленности для контроля дефектов внутри деталей, для дефектоскопии различных материалов, а также в медицине для диагностики внутренних органов.The invention relates to the field of analysis using ultrasonic waves of materials or products from metals, ceramics, plastics and can be used in industry for inspection of defects inside parts, for flaw detection of various materials, as well as in medicine for the diagnosis of internal organs.

Известен способ формирования акустического изображения контролируемого объекта [RU 2246723 С1, МПК7 G01N29/04, опубл. 20.02.2005], в котором возбуждают ультразвуковые колебания в контролируемом объекте передающим пьезопреобразователем с широкой диаграммой направленности излучения, принимают акустическую волну приемным преобразователем, который последовательно располагают в различных точках на поверхности контролируемого объекта, запоминают принятые сигналы и производят их обработку, заключающуюся в том, что контролируемый объект разбивают на локальные области, затем поочередно, считая каждую из локальных областей в качестве локального сосредоточенного отражающего элемента, принятые для каждого из положений приемного пьезопреобразователя эхосигналы сдвигают назад во времени на величину, равную времени распространения отраженной волны от рассматриваемой локальной области до соответствующего положения приемного пьезопреобразователя. Затем суммируют сдвинутые во времени сигналы соответственно для каждой из локальных областей. После чего для каждой из локальных областей контролируемого объекта определяют амплитуду суммарного сигнала. Причем излучение и прием акустических волн выполняют для двух частотных вариантов, в каждом из которых частоты акустических волн, используемые при ультразвуковом контроле, различны. В каждом частотном варианте для М различных предполагаемых значений скорости распространения акустической волны в материале формируют М предварительных изображений в виде значений амплитуд суммарных сигналов, соответствующих различным локальным областям контролируемого объекта. Затем проводят попарное сравнение каждой из М пар предварительных изображений, определенных в обоих частотных вариантах при одинаковых значениях предполагаемой скорости распространения М₁, выбирают предполагаемую скорость распространения М_opt, при которой указанная выше пара изображений наименее отличается друг от друга, и формируют окончательное акустическое изображение контролируемого объекта в виде полусуммы этих изображений.A known method of forming an acoustic image of a controlled object [RU 2246723 C1, IPC7 G01N29 / 04, publ. 02/20/2005], in which ultrasonic vibrations in a controlled object are excited by a transmitting piezoelectric transducer with a wide radiation pattern, an acoustic wave is received by a receiving transducer, which is sequentially located at different points on the surface of the controlled object, the received signals are stored and processed, which consists in that the controlled object is divided into local areas, then alternately, considering each of the local areas as local concentrated first reflecting element adopted for each of the positions of the piezoelectric transducer receiving echoes shifted back in time by an amount equal to the propagation time of the reflected wave from the local region under consideration to the corresponding position of the receiving piezoelectric transducer. Then the time-shifted signals are summarized for each of the local regions, respectively. Then for each of the local areas of the controlled object determine the amplitude of the total signal. Moreover, the emission and reception of acoustic waves is performed for two frequency options, in each of which the frequencies of the acoustic waves used in ultrasonic testing are different. In each frequency variant, for M different assumed values of the propagation velocity of the acoustic wave in the material, M preliminary images are formed in the form of values of the amplitudes of the total signals corresponding to different local areas of the controlled object. Then, a pairwise comparison of each of the M pairs of preliminary images determined in both frequency variants with the same values of the estimated propagation velocity M _{1 is} carried out, the estimated propagation velocity M _{opt is} selected at which the above pair of images is the least different from each other, and the final acoustic image of the monitored object in the form of half the sum of these images.

Недостатком этого способа является необходимость последовательного расположения в различных точках на поверхности контролируемого объекта приемного пьезопреобразователя и перестройка частотного диапазона усилителя для каждого из частотных вариантов, сложность сравнения каждой из М пар предварительных изображений.The disadvantage of this method is the need for sequential location at various points on the surface of the controlled object of the receiving piezoelectric transducer and the restructuring of the frequency range of the amplifier for each of the frequency options, the difficulty of comparing each of the M pairs of preliminary images.

Известен способ для визуализации ультразвуковой дефектоскопии трехмерного изделия [RU 2008120366 A, G01N29/06 (2006.01), опубл., 10.12.2009], выбранный в качестве прототипа, в котором ультразвуковые волны вводят в изделие посредством одного ультразвукового преобразователя или нескольких ультразвуковых преобразователей, и ультразвуковые волны, отраженные внутри изделия, принимают несколькими ультразвуковыми преобразователями и преобразуют в ультразвуковые сигналы, образующие основу неразрушающей визуализации ультразвуковой дефектоскопии, при которой:A known method for visualizing ultrasonic flaw detection of a three-dimensional product [RU 2008120366 A, G01N29 / 06 (2006.01), publ., 10.12.2009], selected as a prototype, in which ultrasonic waves are introduced into the product through one ultrasonic transducer or several ultrasonic transducers, and ultrasonic waves reflected inside the product are received by several ultrasonic transducers and converted into ultrasonic signals, forming the basis of non-destructive visualization of ultrasonic flaw detection, in which:

а) n ультразвуковых преобразователей располагают в трехмерном распределении вокруг изделия в виде стержня, перемещаемого по производственной линии, и первый ультразвуковой преобразователь или первую группу из i ультразвуковых преобразователей активируют, чтобы реализовать акустическое облучение с образованием первого ультразвукового поля или первых i ультразвуковых полей внутри изделия бесконтактным образом или посредством иммерсионной среды взаимодействия, при этом i<n.a) n ultrasonic transducers are arranged in a three-dimensional distribution around the product in the form of a rod moving along the production line, and the first ultrasonic transducer or the first group of i ultrasonic transducers is activated to realize acoustic irradiation with the formation of the first ultrasonic field or the first i ultrasonic fields inside the product way or through an immersion interaction medium, with i <n.

N ультразвуковых преобразователей расположены в равномерном пространственном распределении вокруг изделия при их линейном расположении, при этом эти ультразвуковые преобразователи разнесены один от другого на расстояние, которое превышает половину длины ультразвуковой волны.N ultrasonic transducers are located in a uniform spatial distribution around the product with their linear arrangement, while these ultrasonic transducers are spaced from each other by a distance that exceeds half the length of the ultrasonic wave.

b) Ультразвуковые волны, отраженные внутри изделия, принимают m ультразвуковыми преобразователями, расположенными в трехмерном распределении вокруг изделия, и генерируют m ультразвуковых временных сигналов, содержащих информацию о распределении амплитуды во времени. Приемные апертуры m ультразвуковых преобразователей по меньшей мере частично перекрываются одна с другой в пространственном отношении попарно между двумя соседними ультразвуковыми преобразователями.b) Ultrasonic waves reflected inside the product are received by m ultrasonic transducers located in a three-dimensional distribution around the product and generate m ultrasonic time signals containing information about the amplitude distribution in time. The receiving apertures m of the ultrasonic transducers are at least partially overlapping one another in spatial relation in pairs between two adjacent ultrasonic transducers.

c) m ультразвуковых временных сигналов сохраняют.c) m ultrasonic time signals are stored.

d) Другой ультразвуковой преобразователь или другую группу из i ультразвуковых преобразователей, которые отличаются от первой группы по меньшей мере одним ультразвуковым преобразователем, активируют и выполняют стадии b) и c), при этом активация, прием и сохранение соответствуют одному циклу,d) Another ultrasonic transducer or another group of i ultrasonic transducers that differ from the first group by at least one ultrasonic transducer activates and performs steps b) and c), while activation, reception and storage correspond to one cycle,

e) Этап d) выполняют повторяющимся образом, при этом другой ультразвуковой преобразователь или другую группу из i ультразвуковых преобразователей выбирают соответствующим образом, а именно так, чтобы другой ультразвуковой преобразователь или другая группа из i ультразвуковых преобразователей отличались от уже выбранного ультразвукового преобразователя или от уже выбранной группы из i ультразвуковых преобразователей.e) Step d) is performed in a repeating manner, with another ultrasonic transducer or another group of i ultrasonic transducers being selected accordingly, namely, so that another ultrasonic transducer or another group of i ultrasonic transducers differs from an already selected ultrasonic transducer or from an already selected groups of i ultrasonic transducers.

f) Объемные изображения, B-изображения, и/или A-изображения реконструируют при использовании сохраненных ультразвуковых временных сигналов, которые зарегистрированы и сохранены для последовательности нескольких циклов, при этом сумма указанных ультразвуковых временных сигналов представляет акустическое поле изделия, полученное всеми n ультразвуковыми преобразователями. Несколько B-изображений формируют и объединяют послойно для получения объемного изображения.f) Volumetric images, B-images, and / or A-images are reconstructed using stored ultrasonic time signals that are recorded and stored for a sequence of several cycles, the sum of these ultrasonic time signals representing the acoustic field of the product obtained by all n ultrasonic transducers. Several B-images are formed and combined in layers to obtain a three-dimensional image.

Таким образом, ультразвуковые преобразователи как передают, так и принимают ультразвуковые волны, причем n=m, а акустическое облучение с образованием ультразвукового поля или i ультразвуковых полей выполняют циклическим образом, и тем, что акустическое облучение выполняют в каждом цикле с разного направления в пространстве. Различие между указанными направлениями в пространстве, вдоль которых выполняется акустическое облучение в ходе цикла, для двух последовательных акустических облучений так велико, насколько это возможно.Thus, ultrasonic transducers both transmit and receive ultrasonic waves, with n = m, and acoustic irradiation with the formation of an ultrasonic field or i ultrasonic fields is performed in a cyclic manner, and the fact that acoustic irradiation is performed in each cycle from a different direction in space. The difference between the indicated directions in the space along which the acoustic irradiation is performed during the cycle is as great for two consecutive acoustic irradiations as possible.

Циклическое акустическое облучение с образованием ультразвуковых полей внутри изделия от не более, чем n ультразвуковых преобразователей выполняют за период времени, в течение которого изделие, перемещаемое в продольном направлении, рассматривается как квазистационарное.Cyclical acoustic irradiation with the formation of ultrasonic fields inside the product from no more than n ultrasonic transducers is performed for a period of time during which the product moving in the longitudinal direction is considered as quasi-stationary.

Недостатком этого способа является его низкая разрешающая способность, определяемая шириной главного лепестка синтезированной диаграммы направленности нескольких ультразвуковых преобразователей и низкое отношение сигнал/шум.The disadvantage of this method is its low resolution, determined by the width of the main lobe of the synthesized radiation pattern of several ultrasonic transducers and a low signal to noise ratio.

Задачей изобретения является улучшение четкости визуализации полученного изображения контролируемого изделия за счет увеличения разрешающей способности, для раздельной визуализации нескольких рядом расположенных дефектов, а также увеличение отношения сигнал/шум.The objective of the invention is to improve the clarity of visualization of the obtained image of the controlled product by increasing the resolution, for separate visualization of several adjacent defects, as well as increasing the signal-to-noise ratio.

Поставленная задача решена за счет того, что так же, как в прототипе, способ визуализации ультразвуковой дефектоскопии трехмерного изделия заключается в том, что размещают пьезопреобразователи антенной решетки на объекте контроля, причем расстояние между соседними положениями антенной решетки, при которой получают одно В-изображение, превышает половину длины ультразвуковой волны, производят циклическое ультразвуковое облучение объекта контроля поочередно каждым пьезопреобразователем антенной решетки и одновременный прием ультразвуковых волн и их преобразование в электрические сигналы всеми преобразователями антенной решетки, преобразование в цифровые коды полученных электрических сигналов, их сохранение, обработку цифровых кодов, реконструкцию изображения и его визуализацию путем объединения послойно нескольких В-изображений.The problem is solved due to the fact that, as in the prototype, the method of visualizing ultrasonic flaw detection of a three-dimensional product consists in placing piezoelectric transducers of the antenna array at the control object, and the distance between adjacent positions of the antenna array, in which one B-image is obtained, exceeds half the length of the ultrasonic wave, produce a cyclic ultrasound irradiation of the control object in turn by each piezoelectric transducer of the antenna array and the simultaneous reception of ultrasound ukovyh waves and converting them into electrical signals of all the transducers array, the conversion to digital codes received electrical signals, their preservation, processing of digital codes, image reconstruction and visualization by combining multiple layers of B-pictures.

Согласно изобретению, после преобразования принятых ультразвуковых волн в электрические сигналы осуществляют их усиление и преобразование в цифровые коды, проводят когерентную обработку сохраненных цифровых кодов, при которой разбивают объект контроля на локальные области, которые рассматривают в качестве локального сосредоточенного отражающего элемента. Сохраненные цифровые коды сдвигают назад во времени на величину, равную времени распространения отраженной волны от рассматриваемой локальной области до соответствующего пьезопреобразователя антенной решетки. Затем перемножают сдвинутые во времени цифровые коды соответственно для каждой из локальных областей. Сохраняют полученные произведения цифровых кодов и используют их для реконструкции изображения и его визуализации.According to the invention, after converting the received ultrasonic waves to electrical signals, they are amplified and converted into digital codes, coherent processing of the stored digital codes is carried out, in which the control object is divided into local areas, which are considered as a local concentrated reflecting element. The stored digital codes are shifted back in time by an amount equal to the propagation time of the reflected wave from the considered local region to the corresponding piezoelectric transducer of the antenna array. Then, time-shifted digital codes are multiplied, respectively, for each of the local areas. Save the received works of digital codes and use them for image reconstruction and its visualization.

За счет использования произведения сохраненных цифровых кодов при когерентной обработке сужается ширина главного лепестка синтезированной диаграммы направленности пьезопреобразователей антенной решетки. Это улучшает четкость визуализации полученного изображения контролируемого изделия за счет увеличения разрешающей способности, при которой возможна раздельная визуализация нескольких рядом расположенных дефектов, а также увеличивает отношение сигнал/шум.Due to the use of the product of the stored digital codes during coherent processing, the width of the main lobe of the synthesized radiation pattern of the piezoelectric transducers of the antenna array is narrowed. This improves the clarity of visualization of the received image of the controlled product by increasing the resolution at which separate visualization of several adjacent defects is possible, and also increases the signal-to-noise ratio.

На фиг.1 представлено устройство, реализующее предлагаемый способ.Figure 1 presents the device that implements the proposed method.

На фиг.2 показаны результаты визуализации ультразвуковой дефектоскопии колесной оси, где а) - полученные с использованием способа-прототипа, б) - полученные заявляемым способом; причем на а) и б) слева представлены томографические изображения продольного сечения колесной оси по диаметру, а справа - томографические изображения поперечного сечения колесной оси.Figure 2 shows the results of visualization of ultrasonic flaw detection of the wheel axis, where a) obtained using the prototype method, b) obtained by the claimed method; and a) and b) on the left are tomographic images of the longitudinal section of the wheel axis in diameter, and on the right are tomographic images of the cross section of the wheel axis.

На фиг.3 представлены результаты визуализации ультразвуковой дефектоскопии двух точечных дефектов, расположенных на расстоянии 2,4 мм друг от друга, где а) - полученные с использованием способа-прототипа, б) - полученные предлагаемым способом.Figure 3 presents the results of visualization of ultrasonic flaw detection of two point defects located at a distance of 2.4 mm from each other, where a) obtained using the prototype method, b) obtained by the proposed method.

Предложенный способ визуализации ультразвуковой дефектоскопии трехмерного изделия осуществлен с помощью устройства, содержащего микроконтроллер 1 (фиг.1), связанный с входом многоканального генератора 2, к выходу которого подключена антенная решетка 3, которая связана с первым входом многоканального усилителя 4, второй вход которого соединен с микроконтроллером 1. Выход многоканального усилителя 4 подключен к многоканальному аналого-цифровому преобразователю 5 (многоканальный АЦП), выход которого соединен с первым входом первого оперативного запоминающего устройства 6 (ОЗУ1), выход которого соединен с входом блока умножения 7, выход которого подключен к входу второго оперативного запоминающего устройства 8 (ОЗУ2), выход которого связан с микроконтроллером 1, который связан с блоком управления 9, выход которого связан со вторым входом первого оперативного запоминающего устройства 6 (ОЗУ1). Блок индикации 10 связан с микроконтроллером 1, который подключен к персональному компьютеру 11.The proposed method for visualizing ultrasonic flaw detection of a three-dimensional product is carried out using a device containing a microcontroller 1 (Fig. 1) connected to the input of a multi-channel generator 2, to the output of which an antenna array 3 is connected, which is connected to the first input of the multi-channel amplifier 4, the second input of which is connected to microcontroller 1. The output of the multi-channel amplifier 4 is connected to a multi-channel analog-to-digital converter 5 (multi-channel ADC), the output of which is connected to the first input of the first opera an external storage device 6 (RAM1), the output of which is connected to the input of the multiplication unit 7, the output of which is connected to the input of the second random access memory 8 (RAM2), the output of which is connected to the microcontroller 1, which is connected to the control unit 9, the output of which is connected to the second the input of the first random access memory 6 (RAM1). The display unit 10 is connected to the microcontroller 1, which is connected to a personal computer 11.

Микроконтроллер 1 может быть выбран любым, например, ATMEGA64, фирмы ATMEL. Многоканальный генератор 2 может быть выполнен на микросхемах, имеющих импульсный ток коллектора не менее 2А и выходное напряжение 90 В, например, STHV748. Антенная решетка 3 является набором 16 или более пьезопреобразователей, располагаемых линейно или матрично, например, OLYMPUS 2L16-A1. Многоканальный усилитель 4 с многоканальным аналого-цифровым преобразователем 5 выполнен по типовой схеме, например, на микросхемах AD9272. Первое оперативное запоминающее устройство 6 (ОЗУ1), объемом не менее 64 Кб, выполнено совместно с блоком управления 9, например, на микросхемах IDT72V293. Блок умножения 7 может быть выполнен на микросхемах ПЛИС, например, XILINX SPARTAN-3 XC3S1000-4FG676. Блок индикации 10 может быть выполнен на матричной панели или на мониторе персонального компьютера, например, BENQ G2320HDB. Второе оперативное запоминающее устройство 8 (ОЗУ2), объемом не менее 100 МГб, может быть выполнено, например, на модулях памяти, используемых в персональных компьютерах, 1ГБ DDR SDRAM PC3200, 400МГц. Персональный компьютер может быть любым, например, Acer "Revo RL70".Microcontroller 1 can be selected by anyone, for example, ATMEGA64, ATMEL. Multichannel generator 2 can be performed on microcircuits having a pulsed collector current of at least 2A and an output voltage of 90 V, for example, STHV748. Antenna array 3 is a set of 16 or more piezoelectric transducers arranged linearly or matrixly, for example, OLYMPUS 2L16-A1. A multi-channel amplifier 4 with a multi-channel analog-to-digital converter 5 is made according to a typical scheme, for example, on AD9272 microcircuits. The first random access memory 6 (RAM1), with a volume of at least 64 KB, is made in conjunction with the control unit 9, for example, on IDT72V293 microcircuits. The multiplication unit 7 can be performed on FPGA chips, for example, XILINX SPARTAN-3 XC3S1000-4FG676. The display unit 10 may be performed on a matrix panel or on a personal computer monitor, for example, BENQ G2320HDB. The second random access memory 8 (RAM2), with a volume of at least 100 MGB, can be performed, for example, on memory modules used in personal computers, 1 GB DDR SDRAM PC3200, 400 MHz. A personal computer can be anything, for example, Acer "Revo RL70".

При контроле колесной оси размещали на ее торце антенную решетку 3, содержащую 32 пьезопреобразователя, расположенных матрично. После выдачи разрешения микроконтроллера 1 на работу блока управления 9 первого запоминающего устройства 6 (ОЗУ1) и многоканального генератора 2 многоканальный генератор 2 поочередно формировал импульсы возбуждения для каждого пьезопреобразователя антенной решетки 3. Пьезопреобразователи антенной решетки 3 поочередно излучали ультразвуковые волны в колесную ось, а прием ультразвуковых волн и их преобразование в электрические сигналы осуществляли одновременно всеми преобразователями антенной решетки 3. Причем поочередное излучение осуществлялось циклически. Полученные электрические сигналы усиливали многоканальным усилителем 4, преобразовывали в цифровые коды в многоканальном аналого-цифровом преобразователе 5 и сохраняли в первом оперативном запоминающем устройстве 6 (ОЗУ1). Данные из первого оперативного запоминающего устройства 6 (ОЗУ1) подвергали когерентной обработке в блоке умножения 7, которая заключалась в следующем: разбивали колесную ось на локальные области, которые рассматривали в качестве локального сосредоточенного отражающего элемента (6489600 при следующих размерах объекта контроля: длина - 900 мм, диаметр - 156 мм), и сохраненные цифровые коды сдвигали назад во времени на величину, равную времени распространения отраженной волны от рассматриваемой локальной области колесной оси до соответствующего пьезопреобразователя антенной решетки 3 [Й. Й. Крауткремер, "Ультразвуковой контроль материалов: справочное издание", М., "МЕТАЛЛУРГИЯ", 1991, 753 с.].When controlling the wheel axis, an antenna array 3 was placed at its end, containing 32 piezoelectric transducers arranged matrix-wise. After the microcontroller 1 has been authorized to operate the control unit 9 of the first memory device 6 (RAM 1) and the multi-channel generator 2, the multi-channel generator 2 alternately generated excitation pulses for each piezoelectric transducer of the antenna array 3. The piezoelectric transducers of the antenna array 3 alternately emitted ultrasonic waves into the wheel axis, and the ultrasonic received waves and their conversion into electrical signals was carried out simultaneously by all converters of the antenna array 3. Moreover, the alternating radiation of the fected cyclically. The obtained electrical signals were amplified by a multi-channel amplifier 4, converted into digital codes in a multi-channel analog-to-digital converter 5 and stored in the first random access memory 6 (RAM1). The data from the first random access memory 6 (RAM1) was subjected to coherent processing in the multiplication unit 7, which was as follows: the wheel axis was divided into local areas, which were considered as a local concentrated reflecting element (6489600 with the following dimensions of the control object: length - 900 mm , diameter - 156 mm), and the stored digital codes were shifted back in time by an amount equal to the propagation time of the reflected wave from the considered local region of the wheel axis to the corresponding ezopreobrazovatelya array 3 [J. J. Krautkremer, "Ultrasonic control of materials: a reference publication", M., "METALLURGY", 1991, 753 pp.].

Время распространения ультразвуковой волны до каждой локальной области определяли из выражения:The propagation time of an ultrasonic wave to each local region was determined from the expression:

$$t_{i,d}=\frac{C}{\sqrt{{(x_i-x_d)}^2+{(y_i-y_d)}^2}}$$

, (1) $$t_{i,d}=\frac{C}{\sqrt{{(x_i-x_d)}^2+{(y_i-y_d)}^2}}$$

, (one)

где i - номер локальной области;where i is the number of the local area;

$$x_i,\text{}\text{}\text{}{y}_i$$

- координаты i-й локальной области; $$x_i,\text{A.}\text{A.}\text{A.}{y}_i$$

- coordinates of the i-th local area;

$$x_d,\text{}\text{}\text{}{y}_d$$

- координаты преобразователя с номером d; $$x_d,\text{A.}\text{A.}\text{A.}{y}_d$$

- coordinates of the transducer with number d;

С - скорость распространения ультразвуковой волны.C is the velocity of propagation of the ultrasonic wave.

Расчет времени распространения ультразвуковой волны до каждой локальной области осуществлялся заранее на персональном компьютере в соответствии с параметрами антенной решетки и объекта контроля. Полученные данные использовались в блоке умножения 7.Calculation of the propagation time of the ultrasonic wave to each local area was carried out in advance on a personal computer in accordance with the parameters of the antenna array and the object under control. The data obtained were used in the multiplication block 7.

Затем перемножали цифровые коды, сдвинутые во времени соответственно для каждой из локальных областей:Then multiplied digital codes, shifted in time, respectively, for each of the local areas:

$$A_{рез}={\displaystyle \prod _{\begin{array}{l}i=\mathrm{0,}\\ d=0\end{array}}^{\begin{array}{l}n,\\ n\end{array}}A(t_{i,d})}$$

, (2) $$A_{Res}={\displaystyle \prod _{\begin{array}{l}i=0\\ d=0\end{array}}^{\begin{array}{l}n,\\ n\end{array}}A(t_{i,d})}$$

, (2)

где $$A(t_{i,d})$$

- цифровой код электрического сигнала, соответствующий рассчитанному времени по формуле (1);Where $$A(t_{i,d})$$

- digital code of the electrical signal corresponding to the calculated time by the formula (1);

n - количество преобразователей в антенной решетке.n is the number of converters in the antenna array.

Полученные данные для каждой локальной области сохраняли во втором оперативном запоминающем устройстве 8 (ОЗУ2) и через микроконтроллер 1 передавали в блок индикации 10 для отображения или в персональный компьютер 11. Реконструкция изображения и его визуализация осуществлялась путем объединения послойно нескольких В-изображений.The obtained data for each local area was stored in the second random access memory 8 (RAM2) and transmitted through the microcontroller 1 to the display unit 10 for display or to a personal computer 11. Image reconstruction and visualization was carried out by combining several B-images in layers.

Сравнение результатов визуализации ультразвуковой дефектоскопии колесной оси, полученных с использованием способа-прототипа, показанного на фиг.2 а) и предлагаемого способа показывают, что при использовании заявляемого способа для визуализации ультразвуковой дефектоскопии трехмерного изделия увеличилось отношение сигнал/шум, что показано на фиг.2 б).Comparison of the results of visualization of ultrasonic flaw detection of the wheel axis obtained using the prototype method shown in figure 2 a) and the proposed method show that when using the inventive method for visualizing ultrasonic flaw detection of a three-dimensional product, the signal-to-noise ratio increased, as shown in figure 2 b)

Сравнение результатов визуализации ультразвуковой дефектоскопии двух точечных дефектов колесной оси, расположенных на расстоянии 2,4 мм друг от друга, полученных с использованием способа-прототипа и предлагаемого способа, показывает, что при использовании способа-прототипа нельзя различить два дефекта раздельно (фиг.3 а)), а предлагаемый способ позволяет их видеть раздельно (фиг.2 б)), следовательно увеличилась разрешающая способность.Comparison of the results of visualization of ultrasonic inspection of two point defects of the wheel axle located at a distance of 2.4 mm from each other, obtained using the prototype method and the proposed method, shows that when using the prototype method, it is impossible to distinguish two defects separately (Fig. 3 a )), and the proposed method allows them to be seen separately (Fig.2 b)), therefore, the resolution has increased.

Claims (1)

Формула изобретения
Способ визуализации ультразвуковой дефектоскопии трехмерного изделия, включающий размещение пьезопреобразователей антенной решетки на объекте контроля, причем расстояние между соседними положениями антенной решетки, при которой получают одно В-изображение, превышает половину длины ультразвуковой волны, циклическое ультразвуковое облучение объекта контроля поочередно каждым пьезопреобразователем антенной решетки и одновременный прием ультразвуковых волн и их преобразование в электрические сигналы всеми преобразователями антенной решетки, преобразование в цифровые коды полученных электрических сигналов, их сохранение, обработку цифровых кодов, реконструкцию изображения и его визуализацию путем объединения послойно нескольких В-изображений, отличающийся тем, что после преобразования принятых ультразвуковых волн в электрические сигналы осуществляют их усиление и преобразование в цифровые коды, проводят когерентную обработку сохраненных цифровых кодов, при которой разбивают объект контроля на локальные области, которые рассматривают в качестве локального сосредоточенного отражающего элемента, сохраненные цифровые коды сдвигают назад во времени на величину, равную времени распространения отраженной волны от рассматриваемой локальной области до соответствующего пьезопреобразователя антенной решетки, затем перемножают сдвинутые во времени цифровые коды соответственно для каждой из локальных областей, сохраняют полученные произведения цифровых кодов и используют их для реконструкции изображения и его визуализации. Claim
A method for visualizing ultrasonic flaw detection of a three-dimensional product, comprising placing the piezoelectric transducers of the antenna array on the test object, the distance between adjacent positions of the antenna array, at which one B image is obtained, exceeds half the length of the ultrasonic wave, cyclic ultrasonic irradiation of the test object by each piezoelectric transducer of the antenna array and simultaneously reception of ultrasonic waves and their conversion into electrical signals by all antenna converters lattice, converting the received electrical signals into digital codes, storing them, processing digital codes, reconstructing the image and visualizing it by combining several B-images in layers, characterized in that after converting the received ultrasonic waves to electric signals, they are amplified and converted to digital codes, conduct coherent processing of stored digital codes, in which the control object is divided into local areas, which are considered as local of a concentrated reflecting element, the stored digital codes are shifted backward in time by an amount equal to the propagation time of the reflected wave from the local area under consideration to the corresponding piezoelectric transducer of the antenna array, then the time-shifted digital codes are multiplied, respectively, for each of the local areas, the resulting digital code products are stored and used them for image reconstruction and visualization.

Images