超声检测方法及装置与流程

本发明涉及超声检测领域，特别涉及一种超声检测方法及装置。

背景技术：

在使用管道运输油气时，为了对管道进行保护，通常需要在管道的外侧粘接一层防腐层。

相关技术中，在将防腐层粘接完毕后，可以使用超声相控阵法对防腐层的粘接质量进行超声检测。具体的，换能器阵设置防腐层上，换能器阵是由多个阵元以一定的形式排列而成的阵列。在对防腐层的粘接质量进行检测时，可以控制换能器阵中的每个阵元向待检测防腐层内部发射超声信号，对防腐层与管道本体的粘接面进行探测，同时每个阵元可以接收防腐层与管道本体的粘接界面反射的回波信号反射回的回波信号并采样保存，并根据每个阵元采集到的回波信号确定该防腐层的粘接质量。若防腐层的粘接质量较差，可以对该防腐层进行修整，提高防腐层的粘接质量。

由于相关技术中，换能器阵采集到的回波信号中包含噪声，因此，超声检测的误差较大，管道防腐层粘接质量检测的准确性较差。

技术实现要素：

为了解决管道防腐层粘接质量检测的准确性较差的问题，本发明提供了一种超声检测方法及装置。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种超声检测方法，所述方法包括：

控制换能器阵的阵元向待测管道防腐层发射超声信号；

控制所述换能器阵的阵元采集回波信号；

采用小波分析的方式对所述回波信号进行消噪处理，得到目标信号；

根据所述目标信号，确定所述待测管道防腐层的形态。

可选的，所述采用小波分析的方式对所述回波信号进行消噪处理，得到目 标信号，包括：

确定分解层数；

根据所述分解层数，对所述回波信号进行小波分解，得到所述回波信号的近似分量和至少一个细节分量，所述细节分量的个数等于所述分解层数；

对所述至少一个细节分量中的每个细节分量进行消噪处理，得到所述目标信号。

可选的，所述对所述至少一个细节分量中的每个细节分量进行消噪处理，得到所述目标信号，包括：

确定所述至少一个细节分量中每个细节分量的一组小波系数，得到至少一组小波系数；

确定所述至少一组小波系数中每组小波系数对应的小波阈值，得到至少一个小波阈值；

根据所述至少一个小波阈值，对所述至少一组小波系数进行阈值量化处理，确定每个细节分量的一组估计系数；

根据每个细节分量的一组估计系数，确定每个细节分量对应的目标分量，得到至少一个目标分量；

将所述近似分量和所述至少一个目标分量进行重构，得到所述目标信号。

可选的，所述分解层数大于或等于3，所述回波信号为一维信号。

另一方面，提供了一种超声检测装置，所述超声检测装置包括：

第一控制模块，用于控制换能器阵的阵元向待测管道防腐层发射超声信号；

第二控制模块，用于控制所述换能器阵的阵元采集回波信号；

消噪模块，用于采用小波分析的方式对所述回波信号进行消噪处理，得到目标信号；

确定模块，用于根据所述目标信号，确定所述待测管道防腐层的形态。

可选的，所述消噪模块包括：

确定单元，用于确定分解层数；

分解单元，用于根据所述分解层数，对所述回波信号进行小波分解，得到所述回波信号的近似分量和至少一个细节分量，所述细节分量的个数等于所述分解层数；

消噪单元，用于对所述至少一个细节分量中的每个细节分量进行消噪处理， 得到所述目标信号。

可选的，所述消噪单元还用于：

确定所述至少一个细节分量中每个细节分量的一组小波系数，得到至少一组小波系数；

确定所述至少一组小波系数中每组小波系数对应的小波阈值，得到至少一个小波阈值；

根据所述至少一个小波阈值，对所述至少一组小波系数进行阈值量化处理，确定每个细节分量的一组估计系数；

根据每个细节分量的一组估计系数，确定每个细节分量对应的目标分量，得到至少一个目标分量；

将所述近似分量和所述至少一个目标分量进行重构，得到所述目标信号。

可选的，所述分解层数大于或等于3，所述回波信号为一维信号。

本发明提供了一种超声检测方法及装置，在控制换能器阵的阵元向待测管道防腐层发射超声信号，且控制换能器阵的阵元采集回波信号后，采用小波分析的方式对回波信号进行了消噪处理，得到了包含噪声较少的目标信号，进而根据该包含噪声较少的目标信号确定待测管道防腐层的形态，所以，降低了检测误差，提高了超声检测的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种超声检测方法的方法流程图；

图2-1是本发明实施例提供的一种超声检测方法的方法流程图；

图2-2是本发明实施例提供的一种小波分解示意图；

图2-3是本发明实施例提供的一种回波信号示意图；

图2-4是本发明实施例提供的一种近似分量示意图；

图2-5是本发明实施例提供的一种细节分量示意图；

图2-6是本发明实施例提供的另一种近似分量示意图；

图2-7是本发明实施例提供的另一种细节分量示意图；

图2-8是本发明实施例提供的又一种近似分量示意图；

图2-9是本发明实施例提供的又一种细节分量示意图；

图3是本发明实施例提供的一种超声检测装置的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种消噪单元的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图1所示，本发明实施例提供了一种超声检测方法，该超声检测方法可以包括：

步骤101、控制换能器阵的阵元向待测管道防腐层发射超声信号。

步骤102、控制换能器阵的阵元采集回波信号。

步骤103、采用小波分析的方式对回波信号进行消噪处理，得到目标信号。

步骤104、根据目标信号，确定待测管道防腐层的形态。

综上所述，由于本发明实施例提供的超声检测方法中，在控制换能器阵的阵元向待测管道防腐层发射超声信号，且控制换能器阵的阵元采集回波信号后，采用小波分析的方式对回波信号进行了消噪处理，得到了包含噪声较少的目标信号，进而根据该包含噪声较少的目标信号确定待测管道防腐层的形态，所以，降低了检测误差，提高了管道防腐层粘接质量检测的准确性。

可选的，步骤103可以包括：

确定分解层数；根据分解层数，对回波信号进行小波分解，得到回波信号的近似分量和至少一个细节分量，细节分量的个数等于分解层数；对至少一个细节分量中的每个细节分量进行消噪处理，得到目标信号。

可选的，对至少一个细节分量中的每个细节分量进行消噪处理，得到目标信号，可以包括：

确定至少一个细节分量中每个细节分量的一组小波系数，得到至少一组小波系数；确定至少一组小波系数中每组小波系数对应的小波阈值，得到至少一个小波阈值；根据至少一个小波阈值，对至少一组小波系数进行阈值量化处理，确定每个细节分量的一组估计系数；根据每个细节分量的一组估计系数，确定 每个细节分量对应的目标分量，得到至少一个目标分量；将近似分量和至少一个目标分量进行重构，得到目标信号。

可选的，分解层数可以为3，回波信号为可以为一维信号。

综上所述，由于本发明实施例提供的超声检测方法中，在控制换能器阵的阵元向待测管道防腐层发射超声信号，且控制换能器阵的阵元采集回波信号后，采用小波分析的方式对回波信号进行了消噪处理，得到了包含噪声较少的目标信号，进而根据该包含噪声较少的目标信号确定待测管道防腐层的形态，所以，降低了检测误差，提高了管道防腐层粘接质量检测的准确性。

如图2-1所示，本发明实施例提供了另一种超声检测方法，该超声检测方法可以包括：

步骤201、控制换能器阵的阵元向待测管道防腐层发射超声信号。

示例的，在控制换能器阵中的阵元向待测管道防腐层发射超声信号时，可以控制换能器阵中各阵元激励脉冲的时间延迟，改变由各阵元发射声波到达待测管道防腐层内某点时的相位关系，实现将阵元发出的超声信号发送至待测管道防腐层。

需要说明的是，超声检测时往往需要对物体内某一区域进行成像，为此，必须进行声束扫描。线扫描的声束是平行声束，生成的像比扇型扫描更清晰，密度也比较均匀，但是在声输入口声波的发射受到场地的限制，所以，为了能够得到较大的探测范围，本发明实施例采用扇型扫描的方法。

步骤202、控制换能器阵的阵元采集回波信号。

当阵元发出的超声信号到达待测管道防腐层与管道本体的粘接界面时，待测管道防腐层与管道本体的粘接界面能够将该超声信号反射至阵元，使得每个阵元能够采集到待测管道防腐层与管道本体的粘接界面反射回来的回波信号。示例的该回波信号可以为一维信号。

示例的，回波信号中包含有噪声，该包含噪声的一维回波信号可以表示成如下的形式：

f(t)＝x(t)+n(t)，

其中，f(t)为阵元接收到的回波信号，x(t)为真实的回波信号，n(t)为噪声。n(t)可以为高斯白噪声n(0，1)。

步骤203、确定分解层数。

在控制阵元采集到回波信号后，可以确定小波分解过程中的分解层数，示例的，该分解层数可以大于或等于3。确定小波分解过程中的分解层数的具体步骤可以参考相关技术中确定小波分解的分解层数的具体步骤，本发明实施例对此不做赘述。

步骤204、根据分解层数，对回波信号进行小波分解，得到回波信号的近似分量和至少一个细节分量，细节分量的个数等于分解层数。

示例的，真实的回波信号通常为低频信号，而噪声通常为高频信号。假设小波分解过程中的分解层数为3，如图2-2所示，在根据分解层数对如图2-3所示的采集到的回波信号进行小波分解时，可以首先对采集到的回波信号进行第一层分解，得到回波信号f(t)的如图2-4所示的近似分量a1和如图2-5所示的细节分量d1，其中，近似分量a1对应的频段低于细节分量d1对应的频段。可以确定噪声位于细节分量d1内。

然后，可以对采集到的回波信号进行第二层分解，具体的，可以对如图2-4所示的近似分量a1进行分解，得到如图2-6所示的近似分量a2和如图2-7所示的细节分量d2，其中，近似分量a2对应的频段低于细节分量d2对应的频段。可以确定噪声位于细节分量d2内。

进一步的，可以对采集到的回波信号进行第三层分解，具体的，可以对如图2-6所示的近似分量a2进行分解，得到如图2-8所示的近似分量a3和如图2-9所示的细节分量d3，其中，近似分量a3对应的频段低于细节分量d3对应的频段。可以确定噪声位于细节分量d3内。

在进行三层分解后，该采集到的回波信号f(t)可以被分解为：a3+d1+d2+d3。其中，细节分量d1、细节分量d2和细节分量d3中包含噪声。细节分量d1的一组小波系数为cd1，细节分量d2的一组小波系数为cd2，细节分量d3的一组小波系数为cd3。

步骤205、对至少一个细节分量中的每个细节分量进行消噪处理，得到目标信号。

示例的，在根据分解层数，对采集到的回波信号进行小波分解后，可以得到近似分量和至少一个细节分量，在步骤205中，可以确定该至少一个细节分量中每个细节分量的一组小波系数，得到至少一组小波系数。然后可以确定该 至少一组小波系数中每组小波系数对应的小波阈值，得到至少一个小波阈值。最后，可以根据至少一个小波阈值，对至少一组小波系数进行阈值量化处理，确定每个细节分量的一组估计系数；示例的，可以根据每组小波系数的小波阈值对该组小波系数进行阈值量化处理，得到该组小波系数所在的细节分量的一组估计系数。具体的，根据一组小波系数的小波阈值对一组小波系数进行于阈值量化处理的具体步骤，可以参考相关技术中，根据阈值对一组系数进行阈值量化处理的具体步骤，本发明实施例在此不做赘述。

在确定每个细节分量的一组估计系数后，可以根据每个细节分量的一组估计系数，确定每个细节分量对应的目标分量，得到至少一个目标分量，示例的，在将采集到的回波信号f(t)进行三层分解后，该采集到的回波信号f(t)可以被分解为：a3+d1+d2+d3，其中，根据细节分量d1的一组估计系数，可以确定的细节分量d1对应的目标分量nd1；根据细节分量d2的一组估计系数，可以确定的细节分量d2对应的目标分量nd2；根据细节分量d3的一组估计系数，可以确定的细节分量d3对应的目标分量nd3。

最后，可以将近似分量和至少一个目标分量进行重构，得到目标信号，示例的，可以将近似分量a3、细节分量d1对应的目标分量nd1、细节分量d2对应的目标分量nd2以及细节分量d3对应的目标分量nd3进行重构，得到目标信号x(t)，x(t)＝a3+nd1+nd2+nd3。此时，可以认为该目标信号中不包含噪声，或者包含的噪声较少。

步骤206、根据目标信号，确定待测管道防腐层的形态。

在得到目标信号后，可以根据目标信号确定待测管道防腐层的形态，示例的，可以根据目标信号确定粘接在管道外侧的防腐层的形态，进而确定该防腐层的粘接质量。具体的，根据目标信号确定待测管道防腐层的形态的具体步骤，可以参考相关技术中根据目标信号确定待测管道防腐层的形态的具体步骤，本发明实施例再次不作赘述。

综上所述，由于本发明实施例提供的超声检测方法中，在控制换能器阵的阵元向待测管道防腐层发射超声信号，且控制换能器阵的阵元采集回波信号后，采用小波分析的方式对回波信号进行了消噪处理，得到了包含噪声较少的目标信号，进而根据该包含噪声较少的目标信号确定待测管道防腐层的形态，所以，降低了检测误差，提高了管道防腐层粘接质量检测的准确性。

如图3所示，本发明实施例提供了一种超声检测装置30，超声检测装置包括：

第一控制模块301，用于控制换能器阵的阵元向待测管道防腐层发射超声信号。

第二控制模块302，用于控制换能器阵的阵元采集回波信号。

消噪模块303，用于采用小波分析的方式对回波信号进行消噪处理，得到目标信号。

确定模块304，用于根据目标信号，确定待测管道防腐层的形态。

综上所述，由于本发明实施例提供的超声检测装置中，在第一控制模块控制换能器阵的阵元向待测管道防腐层发射超声信号，且第二控制模块控制换能器阵的阵元采集回波信号后，消噪模块采用小波分析的方式对回波信号进行了消噪处理，得到了包含噪声较少的目标信号，进而确定模块根据该包含噪声较少的目标信号确定待测管道防腐层的形态，所以，降低了检测误差，提高了管道防腐层粘接质量检测的准确性。

如图4所示，该消噪模块303可以包括：

确定单元3031，用于确定分解层数。

分解单元3032，用于根据分解层数，对回波信号进行小波分解，得到回波信号的近似分量和至少一个细节分量，细节分量的个数等于分解层数。

消噪单元3033，用于对至少一个细节分量中的每个细节分量进行消噪处理，得到目标信号。

可选的，消噪单元3033还可以用于：

确定至少一个细节分量中每个细节分量的一组小波系数，得到至少一组小波系数；确定至少一组小波系数中每组小波系数对应的小波阈值，得到至少一个小波阈值；根据至少一个小波阈值，对至少一组小波系数进行阈值量化处理，确定每个细节分量的一组估计系数；根据每个细节分量的一组估计系数，确定每个细节分量对应的目标分量，得到至少一个目标分量；将近似分量和至少一个目标分量进行重构，得到目标信号。

可选的，分解层数大于或等于3，回波信号为一维信号。

综上所述，由于本发明实施例提供的超声检测装置中，在第一控制模块控 制换能器阵的阵元向待测管道防腐层发射超声信号，且第二控制模块控制换能器阵的阵元采集回波信号后，消噪模块采用小波分析的方式对回波信号进行了消噪处理，得到了包含噪声较少的目标信号，进而确定模块根据该包含噪声较少的目标信号确定待测管道防腐层的形态，所以，降低了检测误差，提高了管道防腐层粘接质量检测的准确性。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的超声检测装置的具体工作过程，可以参考前述超声检测方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。