技术摘要：
本发明涉及一种适用于超声波检测成像系统演示的验证试块的设计方法包括如下步骤：确定试块的尺寸；确定字符位置；确定字符的字体和字号；确定横通孔的位置：通过多线段或弧形绘制出字符的形状，将多线段和/或弧形分割成若干份，在每个分割点处绘制表示横通孔的圆形，确  全部
背景技术：
相控阵超声成像近年来随着计算机硬件水平的越发强大以及软件算法的日益成 熟，在工业上的应用越来越广泛。基于相控阵超声的C扫描成像也被广泛应用于超声检测设 备性能的测试以及仪器厂商或者无损检测检测单位品牌的推广。现有的相控阵超声演示试 块是将演示字符以浅槽的形式刻在金属薄板上，如图1所示。演示时使用线阵相控阵探头利 用相控阵超声仪进行电子扫描成像并在演示试块上实施栅格型扫查完成演示试块上字符 的成像，需要从演示试块长度和宽度两个方向移动探头才能成像。 在成像的过程中，相控阵探头中的晶片被单独激发，在某个位置的电子扫描成像 是通过沿探头长度方向通过软件设置分时多路切换晶片进而移动探头声束，最终完成整个 成像工作。在使用相控阵超声技术扫查演示试块时，探头需沿着试块的长度和宽度两个方 向移动，根据试块厚度和刻槽深度在仪器中选择合适的闸门位置，确保槽反射波保持在闸 门中，调整仪器的调色板使刻槽反射波和未刻槽区域普通底面反射波的波幅差异可以明显 区分，将显示视图设置为C扫描成像，整个试块扫查完成后最终显示出演示试块上的特定字 符。 但是这样的演示试块以及成像过程存在以下的缺陷：1、演示过程成像速度慢，需 要从演示试块长度和宽度两个方向移动探头；2、演示试块中特定字符刻槽的深度为固定值 或者几个有限的特定值，不能在一个较大的深度范围区间验证仪器的性能；3、试块仅能用 于显示特定的字符，无法充分展示设备性能；4、试块厚度受限，不能过厚；5、试块字符刻槽 尺寸过大，使用功能过于侧重品牌宣传，无法展示设备成像的技术能力。
技术实现要素：
有鉴于此，为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种超声波检测成像系统用 演示验证试块的设计方法。 为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案： 一种适用于超声波检测成像系统演示的验证试块的设计方法包括如下步骤： 1)确定试块的尺寸：根据需要演示的字符数量和字符大小确定试块的尺寸； 2)确定字符位置：采用模拟软件绘制试块的轮廓，并确定每个字符在试块上的位 置； 3)确定字符的字体和字号：结合步骤2)中的字符位置，并利用所述模拟软件确定 字符的字体和字号，使字符的边缘距离试块的边缘大于或等于20mm； 4)确定横通孔的位置：利用所述模拟软件通过多线段或弧形绘制出字符的形状， 并将多线段和/或弧形分割成若干份，在每个分割点处绘制表示横通孔的圆形，确定横通孔 3 CN 111611777 A 说　明　书 2/7 页 在试块上的位置，然后删除多段线或者弧形，得到字符草图；所述横通孔贯穿试块的厚度方 向，且每个所述横通孔的延伸方向平行于所述试块的厚度方向； 5)验证：将步骤4)中绘制得到的字符草图导入超声仿真软件中，将字符草图拉伸 成步骤1)中确定的试块实际尺寸；在字符草图中每个圆形区域放置设计尺寸的横通孔，导 入检测用的探头和楔块参数，进行仿真计算，确认试块的有效性；若无效，则返回步骤4)中 重新确定横通孔的位置，之后再次验证。 本发明的验证试块的设计方法，通过在试块的厚度方向上开设贯穿的横通孔来形 成字符，得到的演示用验证试块在进行全聚焦成像时，探头仅需要沿试块长度方向移动，演 示程序速度快，能够更好的展现和测试仪器的性能，且试块的厚度不受限制。且增加了验证 的步骤，在验证环节能够重新调整横通孔的位置，使得最终的试块在成像时的演示效果更 好。 根据本发明的一些优选实施方面，步骤5)中进行仿真计算时，选择全聚焦成像，数 据采集选择全矩阵捕捉的形式，探头移动方向设置为试块的长度方向，扫查面为所述试块 的顶面。验证试块为一个长方体，横通孔从验证试块的正面贯穿到验证试块的背面，字符的 形状可以从验证试块的正面和背面看出。成像演示时，探头位于验证试块的顶面进行扫查， 探头发出的超声从验证试块的顶面沿着试块的高度方向向下传播。 根据本发明的一些优选实施方面，步骤5)中将全聚焦成像范围设置为试块中字符 所在区域，成像区域的深度大于或等于所述扫查面至试块中字符底端之间的距离，成像的 长度方向大于单个字符的宽度，成像的步进值小于或等于横通孔的直径。成像区域的深度 为从探头开始沿着试块的高度方向向下延伸的深度，其需要大于等于试块的顶面到字符的 底端之间的距离，以将字符完全成像显示。成像的长度方向需大于单个字符的跨度以将一 个字符完整的显示。成像的步进值代表着成像的质量，以将字符更好地显示，体现仪器的性 能。 根据本发明的一些优选实施方面，所述成像的步进值不超过横通孔直径的五分之 一。若成像的步进值太大，则成像扫描时，横通孔无法清晰显示甚至无法正常显示。 根据本发明的一些优选实施方面，所述横通孔的直径为0.5mm～3mm。横通孔最小 直径为0.5mm，若横通孔的直径过小，加工技术上难度太大，也超出了目前相控阵仪器的检 测能力；直径过大，则很容易被仪器检测，失去了验证试块的意义，无法评判不同检测仪器 之间能力的高低。 横通孔之间的最小间距需要根据使用的探头和试块的材质、横通孔放置的位置等 参数，利用带有缺陷响应功能的超声仿真软件计算确认，试块设计时横通孔间的间距要大 于仿真算出的最小间距。横通孔之间的间距直接代表着后续进行演示的仪器的性能。如横 通孔之间的间距很小，但是仪器仍然能够很好的事先成像，则该仪器的性能优异。 根据本发明的一些优选实施方面，所述验证试块上的字符具有5°～45°的倾斜角 度。将字符设定呈一定的倾斜角，使得验证试块在被扫描成像时，所有的横通孔都能够成像 显示出来，避免上方的横通孔将下方的横通孔遮挡，导致超声无法传播，字符无法完全显 示，影响扫描成像的质量。 根据本发明的一些优选实施方面，所述字符的倾斜角度为15°。 根据本发明的一些优选实施方面，所述超声波检测成像系统包括带有全聚焦功能 4 CN 111611777 A 说　明　书 3/7 页 的相控阵超声仪，所述相控阵超声仪的最小通道数为64:64PR，优选通道位数为128:128PR； 所述相控阵超声仪的探头为线阵相控阵超声探头或面阵相控阵探头；探头搭配的楔块为0° 楔块。 根据本发明的一些优选实施方面，所述相控阵超声仪的探头为线阵相控阵探头 时，晶片数量至少为64个；所述相控阵超声仪的探头为面阵相控阵探头时，晶片数量至少为 128个。 验证试块的材质，一般选择钢制或者铝制试块。 根据本发明的一些优选实施方面，所述模拟软件为CAD。 本发明还提供了一种根据上述设计方法制备出的适用于平面波超声成像系统演 示的验证试块。 与现有技术相比，本发明的有益之处在于：本发明的适用于超声波检测成像系统 演示的验证试块的设计方法，其步骤设计合理，通过在试块的厚度方向上开设贯穿的横通 孔来形成字符，得到的演示用验证试块在进行全聚焦成像时，探头仅需要沿试块长度方向 移动，演示程序速度快，能够更好的展现和测试仪器的性能，且试块的厚度不受限制。 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为现有技术中的验证试块的立体示意图； 图2为本发明优选实施例中的验证试块的立体示意图； 图3为本发明优选实施例中的验证试块的尺寸示意图； 图4为本发明优选实施例的验证试块进行全聚焦超声演示的实际效果图一； 图5为本发明优选实施例的验证试块进行全聚焦超声演示的实际效果图二； 图6为本发明优选实施例的验证试块进行全聚焦超声演示的实际效果图三。