Page 79 - 无损检测2024年第十期

高乾祥，等：

PE 管道外壁缺陷的微波可视化定量检测

在缺陷成像过程中，为了获得良好的聚焦效果
和成像质量，文章使用了波谱重构成像算法。波谱重
构成像方法基于合成孔径技术，将微波的传播过程视
为平面波在线性空间不变的系统中传播，其传播过程
中存在相移量，因此算法构造匹配滤波器对空间波谱
滤波并进行相位补偿，实现对检测目标的精准聚焦，
从而得到更高质量和精度的图像 [16-17] 。在使用波谱
重构成像方法时，需要选择合适的检测频点，一般以
不同深度缺陷与其他位置数值差异最大的频点作为
成像频点。在减薄缺陷成像中，在26. 5~29 GHz频
段内选择表征6 mm深度缺陷的频点为28. 05 GHz，
图 4 减薄和裂纹缺陷不同深度中心处与无缺陷处的 S 11 信号
在32~34 GHz频段内选择表征2 mm深度缺陷的频
如图5所示，可见，杂波抑制后的Ka波段下不同缺
点为32 GHz，在34. 5~36 GHz频段内选择表征4 mm
陷深度处的S 11 信号规律与仿真结果一致。
深度缺陷的频点为35 GHz。在裂纹成像中，在27~
29 GHz频段内选择表征2 mm和6 mm深度的频点
为 28. 36 GHz，在 32. 5~35 GHz频段内选择表征
4 mm深度缺陷的频点为33. 32 GHz。
利用波谱重构成像方法对减薄缺陷和裂纹所选最
佳频点成像，其结果如图6（a） ，（b）及图7（a），（b）所示，
可见，各频点所成图像中均对同一种深度的缺陷清晰
表征，而其余两个深度的缺陷形状模糊，不易评估。为
了综合各频点下对不同深度缺陷图像表征的优点，采
用基于像素最大值的图像融合方法融合图像，再对融
合后的图像进行插值处理，使图像缺陷边缘更贴近实
际缺陷，融合插值后的减薄和裂纹图像分别如图6（c），
图 5 奇异值分解抑制杂波后的 PE 管道外壁减薄与 图7（c） 所示，相较于融合前图像，融合插值后的图像
裂纹缺陷的 S 11 信号 中各深度缺陷形状清晰，边缘与背景差异显著。

图 6 基于不同处理方法的减薄缺陷成像结果

图 7 基于不同处理方法的裂纹成像结果

2.2.2 缺陷定位与尺寸评估 进行分割，最后对处理后的无背景、仅含有缺陷的
为实现对减薄缺陷的定量评估，利用阈值分割 二维图像使用Regionprops统计函数获取每个缺陷
二值化对图6融合插值结果中缺陷区域与背景区域 区域的缺陷信息，达到减薄缺陷定位和面积评估的
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2024 年 第 46 卷 第 10 期
无损检测