本发明涉及一种针对管材无损检测的激光超声能量补偿方法，分析激光发射点距探测点距离‑激光入射角‑管材曲率‑能量衰减量的映射关系；根据映射关系，获得能量随各因素的衰减曲线；获取管材探测点处在激光激励下所产生的超声数据，并根据该超声数据获知探测点处实际激光能量，再将实际激光能量乘以衰减曲线中所对应的衰减比例的倒数，然后以该值作为激光超声能量补偿结果。系统，振镜布置在激光器的出射端，并用以将激光器所发射点射激光源变为面射点阵激光源；PC控制端用以进行数据处理。可以弥补产生的超声能量不足的问题，实现管材的无损缺陷检测。
1.一种针对管材无损检测的激光超声能量补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：S100、分析激光发射点距探测点距离‑激光入射角‑管材曲率‑能量衰减量的映射关系；
其中，ɑ表示探测点位置参考线夹角，D表示管材与激光发射点的距离，Ro为管材的外半径，θ为激光入射角；
S120、根据所建立表达式，即可得到激光发射点距探测点距离‑激光入射角‑管材曲率‑能量衰减量的映射关系；
S200、根据映射关系，获得能量随各因素的衰减曲线；
假定激光扫描路径为沿管材长度方向往复，偏移方向为沿管材周向，则激光根据扫描路径在沿管材长度方向进行扫描时，激光与管材表面的入射角从90°开始增大，激光沿管材周向每偏移一列，激光入射角增大θ‑90°；
按照每偏移一列，能量实际衰减量进行一个曲线拟合，即可得到能量衰减量的衰减曲线；
S300、获取管材探测点处在激光激励下所产生的超声数据，并根据该超声数据获知探测点处实际激光能量，再将实际激光能量乘以衰减曲线中所对应的衰减比例的倒数，然后以该值作为激光超声能量补偿结果。
2.一种针对管材无损检测的激光超声能量补偿系统，其特征在于，PC控制端(4)采用如权利要求1所述的针对管材无损检测的激光超声能量补偿方法建立映射关系并得到衰减曲线，包括：激光器(1)，用以发射点射激光源；
振镜(2)，布置在激光器(1)的出射端，并用以将点射激光源变为面射点阵激光源；
超声信号探测器(3)，用以获取面射点阵激光源作用在管材上激励所产生的超声数据；
PC控制端(4)，用以实时获取超声信号探测器(3)所采集的超声数据，并根据该超声数据获知探测点处实际激光能量，再将实际激光能量乘以衰减曲线中所对应的衰减比例的倒数，然后以该值作为激光超声能量补偿结果。
3.根据权利要求2所述的一种针对管材无损检测的激光超声能量补偿系统，其特征在于：所述超声信号探测器(3)为压电探头、电磁超声探头、干涉仪或测振仪。
4.根据权利要求2所述的一种针对管材无损检测的激光超声能量补偿系统，其特征在2
于：所述激光器(1)所发射激光单脉冲能量密度大于500uJ/cm，脉宽大于2ns。
5.根据权利要求2或3或4所述的一种针对管材无损检测的激光超声能量补偿系统，其特征在于：所述激光器(1)频率为1Hz‑100KHz。
一种针对管材无损检测的激光超声能量补偿方法及系统
技术领域
[0001] 本发明涉及无损检测领域，具体涉及一种针对管材无损检测的激光超声能量补偿方法及系统。
背景技术
[0002] 激光超声是一种新型无损检测技术，原理是利用激光打在工件上产生宽带超声波，并通过超声信号探测器来进行信号检测实现远距离测量，再由软件进行成像。但在检测管材时，由于管材表面不同于平面，且曲率小面型变化大的特点，激光聚焦光斑和管材曲面相交时，实际作用光斑呈椭圆型且激光入射角偏离垂直入射角，造成激光打在管材不同位置上产生的超声波能量大小不均，越远离垂直入射角超声能量越小，导致无法成像扫描的整个区域，进而无法进行快速缺陷判断。
发明内容
[0003] 发明所要解决的技术问题是提供一种针对管材无损检测的激光超声能量补偿方法及系统，以克服上述现有技术中的不足。
[0004] 发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种针对管材无损检测的激光超声能量补偿方法，包括如下步骤：
[0005] S100、分析激光发射点距探测点距离‑激光入射角‑管材曲率‑能量衰减量的映射关系；
[0006] S200、根据映射关系，获得能量随各因素的衰减曲线；
[0007] S300、获取管材探测点处在激光激励下所产生的超声数据，并根据该超声数据获知探测点处实际激光能量，再将实际激光能量乘以衰减曲线中所对应的衰减比例的倒数，然后以该值作为激光超声能量补偿结果。
[0008] 在上述技术方案的基础上，发明还可以做如下改进。
[0009] 进一步，S100具体为：
[0010] S110、建立各个探测点处激光入射角的表达式：
[0011]
[0012] 其中，ɑ表示探测点位置参考线夹角，D表示管材与激光发射点的距离，Ro为管材的外半径，θ为激光入射角；
[0013] S120、根据所建立表达式，即可得到激光发射点距探测点距离‑激光入射角‑管材曲率‑能量衰减量的映射关系。
[0014] 进一步，步骤S200具体为：
[0015] 假定激光扫描路径为沿管材长度方向往复，偏移方向为沿管材周向，则激光根据扫描路径在沿管材长度方向进行扫描时，激光与管材表面的入射角从90°开始增大，激光沿管材周向每偏移一列，激光入射角增大θ‑90°；
[0016] 按照每偏移一列，能量实际衰减量进行一个曲线拟合，即可得到能量衰减量的衰减曲线。
[0017] 一种针对管材无损检测的激光超声能量补偿系统，包括：
[0018] 激光器，用以发射点射激光源；
[0019] 振镜，布置在激光器的出射端，并用以将点射激光源变为面射点阵激光源；
[0020] 超声信号探测器，用以获取面射点阵激光源作用在管材上激励所产生的超声数据；
[0021] PC控制端，用以实时获取超声信号探测器所采集的超声数据，并根据该超声数据获知探测点处实际激光能量，再将实际激光能量乘以衰减曲线中所对应的衰减比例的倒数，然后以该值作为激光超声能量补偿结果。
[0022] 进一步，超声信号探测器为压电探头、电磁超声探头、干涉仪或测振仪。
[0023] 进一步，激光器所发射激光单脉冲能量密度大于500uJ/cm2，脉宽大于2ns。
[0024] 进一步，激光器频率为1Hz‑100KHz。
[0025] 本发明的有益效果是：实现激光超声能量补偿，以弥补产生的超声能量不足的问题，使得激光超声在管材检测时信号能量足以可视化成像，最终实现管材的无损缺陷检测；无需对系统进行升级的情况下提高信号质量。
附图说明
[0026] 图1为发明所述针对管材无损检测的激光超声能量补偿系统的结构图；
[0027] 图2为发明扫描示意图。
[0028] 附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[0029] 1、激光器，2、振镜，3、超声信号探测器，4、PC控制端。
具体实施方式
[0030] 以下结合附图对发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释发明，并非用于限定发明的范围。
[0031] 实施例1
[0032] 一种针对管材无损检测的激光超声能量补偿方法，包括如下步骤：
[0033] S100、分析激光发射点距探测点距离‑激光入射角‑管材曲率‑能量衰减量的映射关系；
[0034] S200、根据映射关系，获得能量随各因素的衰减曲线；
[0035] S300、获取管材在激光激励下所产生的超声数据，并根据该超声数据获知探测点处实际激光能量，再将实际激光能量乘以衰减曲线中所对应的衰减比例的倒数，然后以该值作为激光超声能量补偿结果。
[0036] 实施例2
[0037] 本实施例为在实施例1的基础上所进行的进一步优化，其具体如下：
[0038] S100具体为：
[0039] S110、建立各个探测点处激光入射角的表达式：
[0040]
[0041] 其中，ɑ表示探测点位置参考线夹角，D表示管材与激光发射点的距离，Ro为管材的外半径，θ为激光入射角，具体示意图参见附图2；
[0042] S120、根据所建立表达式，即可得到激光发射点距探测点距离‑激光入射角‑管材曲率‑能量衰减量的映射关系。
[0043] 实施例3
[0044] 本实施例为在实施例2的基础上所进行的进一步优化，其具体如下：
[0045] 步骤S200具体为：
[0046] 假定激光扫描路径为沿管材长度方向往复，偏移方向为沿管材周向，则激光根据扫描路径在沿管材长度方向进行扫描时，激光与管材表面的入射角从90°开始增大，激光沿管材周向每偏移一列(按图示而言为向右移动R0sinα)，激光入射角增大θ‑90°；
[0047] 按照每偏移一列，能量实际衰减量进行一个曲线拟合，即可得到能量衰减量的衰减曲线。
[0048] 实施例4
[0049] 如图1所示，针对管材无损检测的激光超声能量补偿系统，包括：
[0050] 激光器1、振镜2、超声信号探测器3和PC控制端4；
[0051] 振镜2布置在激光器1的出射端，激光器1的信号输入端与PC控制端4的信号输出端电连接，振镜2的信号输入端与PC控制端4的信号输出端电连接，超声信号探测器3的信号输出端与PC控制端4的信号输入端电连接；
[0052] 激光器1，用以发射点射激光源；
[0053] 振镜2，用以将点射激光源变为面射点阵激光源；
[0054] 超声信号探测器3，用以获取面射点阵激光源作用在管材上激励所产生的超声数据；
[0055] PC控制端4，用以实时获取超声信号探测器3所采集的超声数据，并根据该超声数据获知探测点处实际激光能量，再将实际激光能量乘以衰减曲线中所对应的衰减比例的倒数，然后以该值作为激光超声能量补偿结果。
[0056] 实施例5
[0057] 本实施例为在实施例4的基础上所进行的进一步优化，其具体如下：
[0058] 超声信号探测器3为压电探头、电磁超声探头、干涉仪或测振仪等信号探测设备。
[0059] 实施例6
[0060] 本实施例为在实施例4的基础上所进行的进一步优化，其具体如下：
[0061] 激光器1所发射激光单脉冲能量密度大于500uJ/cm2，脉宽大于2ns。
[0062] 实施例7
[0063] 本实施例为在实施例4的基础上所进行的进一步优化，其具体如下：
[0064] 激光器1频率为1Hz‑100KHz。
[0065] 对于实施例4～7任一实施例而言，激光器1采用脉冲激光器，其发射激光的波段为532nm或1064nm，此类波段脉冲激光能较好的和管件作用产生足够强度和合适频率的超声信号。
[0066] 尽管上面已经示出和描述了发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对发明的限制，本领域的普通技术人员在发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
