RU2614195C2 - Methods of measuring ultrasonic signal parameters in presence of interference - Google Patents
Methods of measuring ultrasonic signal parameters in presence of interference Download PDFInfo
- Publication number
- RU2614195C2 RU2614195C2 RU2015133702A RU2015133702A RU2614195C2 RU 2614195 C2 RU2614195 C2 RU 2614195C2 RU 2015133702 A RU2015133702 A RU 2015133702A RU 2015133702 A RU2015133702 A RU 2015133702A RU 2614195 C2 RU2614195 C2 RU 2614195C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pulse
- arrival
- signal
- measurement
- interference
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретения относятся к неразрушающему контролю и могут быть использованы для измерения параметров ультразвуковых волн (УЗВ) при исследованиях физико-механических характеристик материалов и дефектоскопии в тех случаях, когда сигнал исследуемой УЗВ приходит в точку приема позже УЗВ помехи.The inventions relate to non-destructive testing and can be used to measure the parameters of ultrasonic waves (ultrasound) in studies of the physicomechanical characteristics of materials and flaw detection in those cases when the signal of the investigated ultrasonic wave arrives at the receiving point later than the ultrasonic interference.
Известен способ измерения скорости распространения поперечных волн (а.с. №1221581 - прототип), основанный на выделении сигнала, соответствующего поперечной волне, на фоне продольной волны, приходящей в точку приема раньше поперечной и являющейся помехой. В известном способе в исследуемой среде под углом к поверхности располагают излучающий и приемный преобразователи, снабженные волноводами, обеспечивающими точечный ввод-прием УЗВ, возбуждают и принимают ультразвуковые импульсы. Для подавления помехи излучающий и приемный преобразователи располагаются под углом к поверхности исследуемого материала, обеспечивающим максимальное отношение сигнал-помеха. Недостатком известного способа является то, что не удается полностью подавить помеху, что отрицательно сказывается на точности измерения скорости поперечной волны.A known method of measuring the propagation velocity of transverse waves (AS No. 1221581 - prototype), based on the selection of the signal corresponding to the transverse wave, against the background of a longitudinal wave that arrives at the receiving point before the transverse and is an obstacle. In the known method in the test medium at an angle to the surface of the emitting and receiving transducers are equipped with waveguides that provide point input-reception of the ultrasound, excite and receive ultrasonic pulses. To suppress interference, the emitting and receiving transducers are positioned at an angle to the surface of the test material, providing the maximum signal-to-noise ratio. The disadvantage of this method is that it is not possible to completely suppress the interference, which adversely affects the accuracy of the measurement of shear wave velocity.
Технической задачей данного изобретения является повышение точности измерения параметров ультразвуковой волны.An object of the present invention is to increase the accuracy of measuring ultrasonic wave parameters.
Технический результат заключается в том, что перед проведением основного измерения получают информацию о помехе, для чего в исследуемой среде располагают излучающий и приемный преобразователи, возбуждают и принимают ультразвуковые импульсы, нормируют амплитуду первого вступления, соответствующего волне помехи, запоминают полученный импульс, после чего проводят основное измерение, нормируют амплитуду первого вступления импульса, совмещают его с первым вступлением импульса, полученного при предварительном измерении, и производят вычитание импульсов. Причем при предварительном измерении излучающий и приемный преобразователи располагают так, чтобы после компенсации помехи в результирующем импульсе первое вступление формировалось полезным сигналом.The technical result consists in the fact that before carrying out the main measurement, information is obtained on the interference, for which purpose emitting and receiving transducers are placed in the medium under study, excite and receive ultrasonic pulses, normalize the amplitude of the first arrival corresponding to the interference wave, store the received pulse, and then conduct the main measurement, normalize the amplitude of the first arrival of the pulse, combine it with the first arrival of the pulse obtained during the preliminary measurement, and calculate pulse counting. Moreover, during preliminary measurement, the emitting and receiving transducers are positioned so that, after compensating for interference in the resulting pulse, the first arrival is formed by a useful signal.
При первом способе технический результат достигается тем, что в способе измерения параметров ультразвукового сигнала при наличии помехи, имеющей меньшую акустическую задержку, чем сигнал, заключающийся в том, что в исследуемой среде на выбранной базе располагают излучающий и приемный преобразователи, снабженными волноводами, обеспечивающими точечный ввод-прием и расположенными под углами к поверхности изделия, возбуждают и принимают ультразвуковые импульсы. Предварительно располагают излучающий и приемный преобразователи на выбранной базе измерений под углами к поверхности изделия, обеспечивающими первое значение отношения сигнал-помеха, возбуждают и принимают ультразвуковые импульсы, нормируют амплитуду первого вступления импульса, сформированного волной помехи, и запоминают принятый импульс, поворачивают излучающий и приемный преобразователи для основного измерения под углами, обеспечивающими отношение сигнал-помеха, отличное от первого, нормируют амплитуду первого вступления импульса и вычитают из полученного импульса запомненный при предварительном измерении импульс, причем частоту колебаний и длину волноводов выбирают из условия, что на первое вступление волны сигнала не накладываются первое вступление волны помехи и импульс переотражения в волноводе.In the first method, the technical result is achieved by the fact that in the method of measuring the parameters of the ultrasonic signal in the presence of interference having a lower acoustic delay than the signal, which consists in the fact that in the test medium at the selected base there are emitting and receiving transducers equipped with waveguides that provide point input - reception and located at angles to the surface of the product, excite and receive ultrasonic pulses. The emitting and receiving transducers are preliminarily positioned on a selected measurement base at angles to the surface of the product, which provide the first signal-to-noise ratio, excite and receive ultrasonic pulses, normalize the amplitude of the first pulse arrival generated by the interference wave, and store the received pulse, rotate the radiating and receiving transducers for the main measurement at angles that provide a signal-to-noise ratio different from the first, the amplitude of the first arrival of imp pulse and subtract from the received pulse the pulse memorized during the preliminary measurement, and the vibration frequency and waveguide length are selected from the condition that the first arrival of the interference wave and the re-reflection pulse in the waveguide are not superimposed.
На фигурах 1, 3 показана схема проведения измерения параметров ультразвуковой волны. В представленном примере способ позволяет определить параметры сигнала (поперечной волны) на фоне помехи (продольной волны), имеющей меньшую акустическую задержку при сквозном прозвучивании объекта контроля. Способ осуществляется следующим образом.In figures 1, 3 shows a diagram of a measurement of the parameters of an ultrasonic wave. In the presented example, the method allows to determine the parameters of the signal (shear wave) against the background of interference (longitudinal wave), which has a lower acoustic delay when the sound of the control object is passed through. The method is as follows.
На контролируемый образец 1 устанавливают излучающий П1 и приемный П2 преобразователи и на расстоянии L друг от друга (фиг. 1), возбуждают и принимают ультразвуковые импульсы, нормируют амплитуду первого вступления импульса, образованного помехой (фиг. 2), запоминают полученный импульс, после чего поворачивают преобразователи относительно контролируемого образца 1 на угол, при котором отношение сигнал-помеха будет отличаться от отношения при первом положении преобразователей (фиг. 3). Так как расстояние между преобразователями не изменилось, время прихода первого вступления импульса останется неизменным (фиг. 4). Нормируют амплитуду первого вступления полученного импульса и вычитают из него запомненный ранее импульс (фиг. 5). При этом помехи в первом и во втором импульсах компенсируются, и в результирующем импульсе первое вступление образуется сигналом поперечной волны. Для полной компенсации помехи необходимо, чтобы первые вступления полученных импульсов формировались только помехой (без наложения на них сигнала), поэтому необходимо выполнение условияRadiating P 1 and receiving P 2 transducers are installed on the controlled
где Vп - скорость распространения помехи;where V p - the speed of propagation of interference;
Vc - скорость распространения сигнала;V c - signal propagation speed;
- длительность первого вступления импульса. - the duration of the first pulse entry.
Кроме того, так как основная информация об ультразвуковом сигнале содержится в параметрах первого вступления импульса (время прихода, амплитуда, полярность), необходимо, чтобы первое вступление сигнала не было искажено импульсом, дважды прошедшим через волновод, для чего минимальная длина волновода должна выбираться из условияIn addition, since the basic information about the ultrasonic signal is contained in the parameters of the first pulse arrival (arrival time, amplitude, polarity), it is necessary that the first signal arrival is not distorted by the pulse twice passing through the waveguide, for which the minimum waveguide length must be selected from the condition
где Lв - длина волновода;where L in - the length of the waveguide;
Vв - скорость продольной волны в волноводе;V in - the speed of the longitudinal wave in the waveguide;
Vc - скорость распространения сигнала.V c - signal propagation speed.
При втором способе технический результат достигается тем, что в способе измерения параметров ультразвукового сигнала при наличии помехи, имеющей меньшую акустическую задержку, чем сигнал, заключающемся в том, что в исследуемой среде на выбранной базе располагают излучающий и приемный преобразователи, снабженные волноводами, обеспечивающими точечный ввод-прием и расположенными под углами к поверхности изделия, возбуждают и принимают ультразвуковые импульсы. Предварительно располагают излучающий и приемный преобразователи на первой базе измерений, отличной от выбранной, возбуждают и принимают ультразвуковые импульсы, нормируют амплитуду первого вступления импульса, сформированного волной помехи, и запоминают принятый импульс, нормируют по амплитуде первое вступление импульса, полученного на выбранной базе измерений, совмещают с первым вступлением импульса, полученного при предварительном измерении, производят вычитание импульсов, причем частоту колебаний, первую базу измерения и длину волноводов выбирают из условия, что на первое вступление волны измеряемого сигнала не накладываются первое вступление волны помехи, импульс переотражения в волноводе и сигнал, полученный при измерении на первой базе и задержанный в процессе совмещения первых вступлений импульсов.In the second method, the technical result is achieved by the fact that in the method of measuring the parameters of the ultrasonic signal in the presence of interference having a lower acoustic delay than the signal, which consists in the fact that in the medium under study there are emitting and receiving transducers equipped with waveguides providing point input - reception and located at angles to the surface of the product, excite and receive ultrasonic pulses. The emitting and receiving transducers are preliminarily placed on the first measurement base different from the selected one, they excite and receive ultrasonic pulses, normalize the amplitude of the first arrival of the pulse generated by the interference wave, and store the received pulse, normalize the amplitude of the first arrival of the pulse received on the selected measurement base, combine with the first arrival of the pulse obtained during the preliminary measurement, the pulses are subtracted, and the oscillation frequency, the first measurement base and length waveguides are selected from the condition that the first arrival of the wave of the measured signal does not overlap the first arrival of the interference wave, the re-reflection pulse in the waveguide, and the signal obtained during measurement at the first base and delayed in the process of combining the first arrivals of the pulses.
На фигурах 6-10 показан пример измерения параметров продольной волны, распространяющейся под некоторым углом α к поверхности образца толщиной Н. На фиг. 6 показаны ходы лучей помехи (продольная волна вдоль свободной поверхности образца) и сигнала (продольная волна, отраженная от противоположной поверхности образца).Figures 6-10 show an example of measuring the parameters of a longitudinal wave propagating at a certain angle α to the surface of a sample of thickness N. FIG. Figure 6 shows the paths of the interfering rays (longitudinal wave along the free surface of the sample) and signal (longitudinal wave reflected from the opposite surface of the sample).
Способ осуществляется следующим образом. Предварительно получают информацию о помехе, для чего на поверхности контролируемого образца 1 устанавливают излучающий 2 и приемный 3 преобразователи на расстоянии L1 (фиг. 6), отличающимся от расстояния L между датчиками при основном измерении, возбуждают и принимают ультразвуковые импульсы ультразвуковым прибором 4, нормируют амплитуду первого вступления принятого импульса, сформированного волной помехи и запоминают полученный импульс (фиг. 7). Переставляют один из преобразователей вдоль прямой, соединяющей точки ввода и приема ультразвука для основного измерения на расстояние L (фиг. 8). Возбуждают и принимают ультразвуковые импульсы, нормируют амплитуду первого вступления импульса (фиг. 9), совмещают с первым вступлением этого импульса первое вступление импульса, запомненного при измерении при установке датчиков на расстояние L1 и задержанного на разницу времен распространения помехи на расстояниях L1, L, и производят вычитание двух импульсов (фиг. 10). Первое вступление полученного импульса соответствует ультразвуковой волне, прошедшей через исследуемый образец под углом α. Углы установки преобразователей выбирают из условия надежного выявления первого вступления помехи, требований по отличию отношения сигнал-помеха при предварительном и основном измерениях не предъявляется. Для полной компенсации помехи необходимо соблюдение условияThe method is as follows. Preliminarily, information is obtained about the interference, for which purpose emitting 2 and receiving 3 transducers are installed on the surface of the controlled
где Н - толщина контролируемого материала;where H is the thickness of the controlled material;
Vпов - скорость распространения импульса вдоль свободной поверхности изделия;V pov is the pulse propagation velocity along the free surface of the product;
Vα - скорость распространения импульса вдоль направления, заданного углом α;V α is the pulse propagation velocity along the direction given by the angle α;
- скорость распространения импульса вдоль направления, заданного углом α1, - the propagation velocity of the pulse along the direction given by the angle α 1 ,
α1, α - углы между свободной поверхностью контролируемого изделия и соответствующими направлениями распространения волн.α 1 , α are the angles between the free surface of the controlled product and the corresponding directions of wave propagation.
Следует отметить, что в общем случае (анизотропный материал). Минимальную длину волновода выбирают из соотношенияIt should be noted that in the general case (anisotropic material). The minimum waveguide length is selected from the relation
где Lв - длина волновода;where L in - the length of the waveguide;
Vв - скорость продольной волны в волноводе.V in - the speed of the longitudinal wave in the waveguide.
Первый способ измерения параметров ультразвукового сигнала применяется в случае, когда при измерениях на заданной базе отношение сигнал-помеха существенно зависит от углов установки преобразователей. В предлагаемом способе при компенсации помехи происходит частичная компенсация сигнала. Когда отношение сигнал-помеха при двух измерениях изменяется не существенно, результирующий сигнал становится трудно различимым на фоне электрических шумов. В этом случае целесообразно применять второй способ выделения сигнала на фоне помехи, так как в нем во время компенсации помехи не происходит уменьшения амплитуды первого вступления сигнала, при этом нужно учитывать, что второй способ измерения применяется при схемах (базе) измерения, когда при вычитании основного и вспомогательного импульсов на измеряемый сигнал не накладывается сигнал, полученный при измерении на первой базе и задержанный в процессе совмещения первых вступлений импульсов.The first method for measuring the parameters of an ultrasonic signal is used when, when measuring on a given base, the signal-to-noise ratio substantially depends on the angles of the transducers. In the proposed method, when compensating for interference, partial signal compensation occurs. When the signal-to-noise ratio during two measurements does not change significantly, the resulting signal becomes difficult to distinguish against a background of electrical noise. In this case, it is advisable to use the second method of isolating the signal against the background of the interference, since during the compensation of the interference there is no decrease in the amplitude of the first signal arrival, it should be borne in mind that the second measurement method is used for measurement schemes (base), when when subtracting the main and auxiliary pulses, the signal received during the measurement at the first base and delayed in the process of combining the first arrivals of the pulses is not superimposed on the measured signal.
Применение данных способов позволяет повысить точность измерения параметров ультразвуковых волн при исследованиях физико-механических характеристик материалов и дефектоскопии.The use of these methods allows to increase the accuracy of measuring the parameters of ultrasonic waves in the study of physical and mechanical characteristics of materials and flaw detection.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015133702A RU2614195C2 (en) | 2015-08-11 | 2015-08-11 | Methods of measuring ultrasonic signal parameters in presence of interference |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015133702A RU2614195C2 (en) | 2015-08-11 | 2015-08-11 | Methods of measuring ultrasonic signal parameters in presence of interference |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015133702A RU2015133702A (en) | 2017-02-17 |
RU2614195C2 true RU2614195C2 (en) | 2017-03-23 |
Family
ID=58453321
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015133702A RU2614195C2 (en) | 2015-08-11 | 2015-08-11 | Methods of measuring ultrasonic signal parameters in presence of interference |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2614195C2 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU345431A1 (en) * | А. Д. Чебышев | METHOD OF CONTROL ULTRASONIC PARAMETERS | ||
SU1221581A1 (en) * | 1984-10-17 | 1986-03-30 | Днепропетровский Ордена Трудового Красного Знамени Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта Им.М.И.Калинина | Method of measuring time of transverse wave propagation |
US4730492A (en) * | 1986-05-12 | 1988-03-15 | Accuray Corporation | Measuring the speed of ultrasound in a moving web of paper |
SU1573418A1 (en) * | 1988-08-11 | 1990-06-23 | Физико-технический институт АН ТССР | Apparatus for automatic recording of ultrasonic parameters of condensed materials |
US20090199641A1 (en) * | 2005-08-25 | 2009-08-13 | The Ultran Group, Inc. | Non-contact ultrasound materials systems and measurement techniques |
-
2015
- 2015-08-11 RU RU2015133702A patent/RU2614195C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU345431A1 (en) * | А. Д. Чебышев | METHOD OF CONTROL ULTRASONIC PARAMETERS | ||
SU333462A1 (en) * | А. А. Балод Институт механики полимеров Латвийской ССР | ULTRASONIC DEVICE FOR MEASURING PARAMETERS OF SPREADING OF OSCILLATIONS IN ENVIRONMENT | ||
SU1221581A1 (en) * | 1984-10-17 | 1986-03-30 | Днепропетровский Ордена Трудового Красного Знамени Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта Им.М.И.Калинина | Method of measuring time of transverse wave propagation |
US4730492A (en) * | 1986-05-12 | 1988-03-15 | Accuray Corporation | Measuring the speed of ultrasound in a moving web of paper |
SU1573418A1 (en) * | 1988-08-11 | 1990-06-23 | Физико-технический институт АН ТССР | Apparatus for automatic recording of ultrasonic parameters of condensed materials |
US20090199641A1 (en) * | 2005-08-25 | 2009-08-13 | The Ultran Group, Inc. | Non-contact ultrasound materials systems and measurement techniques |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2015133702A (en) | 2017-02-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Abraham et al. | Non-destructive testing of fired tunnel walls: the Mont-Blanc Tunnel case study | |
US20210293947A1 (en) | Continuous wave ultrasound or acoustic non-destructive testing | |
WO2015159378A1 (en) | Ultrasonic inspection device and ultrasonic inspection method | |
US20210278373A1 (en) | Ultrasonic probe | |
JP2011047763A (en) | Ultrasonic diagnostic device | |
US10620162B2 (en) | Ultrasonic inspection methods and systems | |
US10627369B2 (en) | Method and device for inspection of solids by means of ultrasound | |
RU2614195C2 (en) | Methods of measuring ultrasonic signal parameters in presence of interference | |
JP4405821B2 (en) | Ultrasonic signal detection method and apparatus | |
JP2001343365A (en) | Thickness resonance spectrum measuring method for metal sheet and electromagnetic ultrasonic measuring method for metal sheet | |
RU2451931C1 (en) | Method for ultrasonic inspection of articles with acoustic surface waves | |
Theobald et al. | Acoustic emission transducers—development of a facility for traceable out-of-plane displacement calibration | |
RU2714868C1 (en) | Method of detecting pitting corrosion | |
RU2601388C2 (en) | Ultrasonic method of internal mechanical stresses measuring | |
RU2246724C1 (en) | Method of ultrasonic testing of material quality | |
US11054399B2 (en) | Inspection method | |
RU2587536C1 (en) | Method of measuring attenuation coefficient of ultrasound | |
Toh et al. | Effect of Rayleigh wave on ultrasonic underground imaging | |
RU2301420C2 (en) | Mode of definition of coefficient of longitudinal ultrasound vibrations' fading in material | |
Battaglini et al. | The use of pulse compression and frequency modulated continuous wave to improve ultrasonic non destructive evaluation of highly-scattering materials | |
RU2569039C2 (en) | Method for non-destructive inspection of defects using surface acoustic waves | |
Miqueleti et al. | Acoustic impedance measurement method using spherical waves | |
RU2789244C1 (en) | Method for ultrasonic control of the surface of quartz ceramic products for the presence of scratches | |
Loveday et al. | Feasibility of detecting cracks in rail track at long range using guided wave ultrasound | |
Budenkov et al. | Acoustic nondestructive testing of rods using multiple reflections |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190812 |