RU2444009C1 - Способ ультразвукового контроля - Google Patents
Способ ультразвукового контроля Download PDFInfo
- Publication number
- RU2444009C1 RU2444009C1 RU2010149295/28A RU2010149295A RU2444009C1 RU 2444009 C1 RU2444009 C1 RU 2444009C1 RU 2010149295/28 A RU2010149295/28 A RU 2010149295/28A RU 2010149295 A RU2010149295 A RU 2010149295A RU 2444009 C1 RU2444009 C1 RU 2444009C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pulses
- sequence
- radio
- signal
- product
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Использование: для ультразвукового контроля материалов и изделий. Сущность заключается в том, что в изделии зондирующим сигналом возбуждают ультразвуковые колебания, принимают эхо-сигналы и накапливают их в накопителе, а по результату накопления импульсов определяют параметры контролируемого изделия, при этом в изделие излучают 2N, где N - целое число и больше нуля, фазоманипулированных комплиментарными кодами Голея импульсов, причем первые N радиоимпульсов модулируют первой последовательностью Голея, вторые N радиоимпульсов модулируют второй последовательностью Голея, а каждый радиоимпульс принимаемого сигнала перед накоплением оптимально фильтруют. Технический результат: повышение чувствительности и достоверности контроля. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области неразрушающих испытаний ультразвуковыми методами и может быть использовано в различных отраслях машиностроения для контроля материалов и изделий, преимущественно крупногабаритных и с большим затуханием ультразвука.
Известен способ ультразвукового контроля изделий (см. Ультразвук. Маленькая энциклопедия. Глав. ред. И.П.Голямина. - М.: Советская энциклопедия, 1979. С.105), заключающийся в том, что в изделии возбуждают короткий акустический импульс, принимают отраженные от изделия эхо-сигналы, преобразуют их в электрический сигнал, по которому определяют параметры контролируемого изделия.
Недостатком известного способа является низкая чувствительность контроля, определяемая максимальным значением амплитуды зондирующего сигнала, связанной, в свою очередь, с ограничениями конструктивного и другого характера.
Известен способ ультразвукового контроля изделий [Аксенов В.П. Применение радиолокационных методов оптимального обнаружения при ультразвуковом эхо-контроле. / Дефектоскопия, №2, 1982, с.67-74], заключающийся в том, что в контролируемом изделии возбуждают сложномодулированный зондирующий сигнал, принимают отраженные от изделия эхо-сигналы, преобразуют их в последовательность электрических сложномодулированных импульсов, каждый из импульсов оптимально фильтруют, а по результату оптимальной фильтрации определяют параметры контролируемого изделия.
Недостатком описанного способа является низкая чувствительность и достоверность контроля, связанная с тем, что с ростом затухания ультразвука одновременно проявляется сильная зависимость коэффициента затухания от частоты. Последнее приводит к искажению формы эхо-сигналов и, как следствие, - нарушению оптимальности фильтрации, существенному искажению формы сигнала на выходе оптимального фильтра, уменьшению чувствительности и достоверности контроля.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ ультразвукового контроля, принимаемый в качестве прототипа, описанный в [Неразрушающий контроль. В 5 кн. Кн.5 Интроскопия и автоматизация неразрушающего контроля: Практическое пособие / В.В.Сухоруков, Э.И.Вайнберг, Р.-И.Ю.Кажис, А.А.Абакумов; под ред. В.В.Сухорукова. - М.: Высш. шк., 1993, с.112-113] и заключающийся в том, что в изделии возбуждают ультразвуковые колебания периодической последовательностью импульсов, принимают отраженные от изделия эхо-сигналы, преобразуют их в последовательность электрических импульсов и накапливают, а по результату накопления импульсов определяют параметры контролируемого изделия.
Недостатком такого способа является низкая чувствительность и достоверность контроля, ограничиваемая потенциально небольшой энергией накапливаемых импульсов.
Техническая задача предлагаемого способа заключается в повышении чувствительности и достоверности контроля.
Эта задача достигается тем, что в известном способе ультразвукового контроля, заключающемся в том, что в изделии зондирующим сигналом возбуждают ультразвуковые колебания, принимают эхо-сигналы и накапливают их в накопителе, а по результату накопления импульсов определяют параметры контролируемого изделия, в изделие излучают 2N, где N целое число и больше нуля, фазоманипулированных комплиментарными кодами Голлея импульсов, причем первые N радиоимпульсов модулируют первой последовательностью Голлея, вторые N радиоимпульсов модулируют второй последовательностью Голлея, а каждый радиоимпульс принимаемого сигнала перед накоплением оптимально фильтруют.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена структурная схема устройства, реализующего предложенный способ; на фиг.2 изображены а) последовательность комплиментарных кодов Голлея; б) последовательность зондирующих фазоманипулированных радиоимпульсов; в) последовательность эхо-сигналов; г) - ж) эхо-сигналы на выходе накопителя после соответственно одного, двух, трех и четырех суммирований.
Способ ультразвукового контроля толщины изделий заключается в том, что в контролируемом изделии зондирующим сигналом, представляющим собой последовательность фазоманипулированных комплиментарными кодами Голлея радиоимпульсов, возбуждают ультразвуковые колебания, принимают эхо-сигналы, каждый принятый эхо-сигнал оптимально фильтруют, после чего все автокорреляционные функции синфазно суммируют в накопителе.
В традиционной ультразвуковой дефектоскопии в качестве зондирующего сигнала используется периодическая последовательность одиночных импульсов ударного возбуждения. Получаемая при этом дефектограмма сравнительно легко интерпретируется, предоставляя информацию о распределении затухания ультразвуковых волн, наличии и расположении различных акустических неоднородностей. Вместе с тем низкая чувствительность традиционного метода ультразвукового эхо-контроля обусловлена низкой энергией импульсов ударного возбуждения.
Одним из наиболее перспективных путей повышения чувствительности УЗ контроля при сохранении высокой разрешающей способности является использование сложномодулированных псевдослучайных, шумоподобных зондирующих сигналов с большой энергией. Под сложномодулированным сигналом в этих случаях понимается пачка радиоимпульсов прямоугольной формы, фаза несущей которых изменяется по закону выбранной кодовой последовательности. В корреляционных дефектоскопах со сложномодулированным зондирующим сигналом для получения традиционной дефектограммы формируется и излучается в контролируемое изделие сложномодулированный зондирующий ультразвуковой сигнал, принимается и регистрируются отраженные от акустических неоднородностей эхо-сигналы, с помощью коррелятора вычисляется взаимно корреляционная функция зарегистрированного и опорного сигналов, которая и является дефектограммой контролируемого изделия. За счет увеличения энергии зондирующего сигнала при одинаковом пространственном разрешении традиционного и корреляционного дефектоскопов абсолютная чувствительность (или динамический диапазон) последнего (при прочих равных условиях) будет больше на 201g(B1/2) дБ, где В - база зондирующего сигнала.
В качестве кодовой последовательности зондирующих сигналов чаще всего применяют М-последовательности Хаффмена. Во всех случаях автокорреляционная функция имеет основной лепесток с амплитудой, равной числу импульсов К в пачке зондирующего сигнала, и боковые лепестки. При использовании случайных последовательностей наибольшие боковые лепестки имеют амплитуду порядка В1/2, что приводит к существенным искажениям дефектограммы. Лучшие результаты достигаются, если в качестве кодовых последовательностей зондирующих сигналов применяются комплиментарные последовательности Голлея, которые представляют собой 2N, т.е. пару кодовых последовательностей одинаковой длины, при этом N является целом числом и больше нуля. Автокорреляционная функция каждой из этих последовательностей имеет основной лепесток максимальной амплитуды и значительные боковые лепестки. Расположенные аналогично друг другу боковые лепестки разных последовательностей имеют одинаковую амплитуду, но противоположный знак. В результате суммарная автокорреляционная функция имеет удвоенный по амплитуде основной лепесток и не имеет боковых лепестков.
Для реализации преимуществ, связанных с применением комплиментарных кодов Голлея, последовательно формируют N первых зондирующих сигналов, фазоманипулированных первой последовательностью Голлея, регистрируют последовательность N первых эхо-сигналов, каждый эхо-сигнал корреляционно обрабатывают, осуществляя оптимальную фильтрацию, и накапливают в суммирующем накопителе, затем формируют N вторых зондирующих сигналов, фазоманипулированных второй последовательностью Голлея, регистрируют последовательность N вторых эхо-сигналов, каждый эхо-сигнал корреляционно обрабатывают, осуществляя оптимальную фильтрацию, и также накапливают в суммирующем накопителе. Таким образом, после изучения 2N зондирующих сигналов в накопителе оказываются оптимально просуммированными 2N автокорреляционных функций эхо-сигналов, что обеспечивает за счет применения сложномодулированных сигналов и оптимальной фильтрации высокую чувствительность и за счет использования в качестве модулирующих последовательностей комплиментарных кодов Голлея отсутствие боковых лепестков у автокорреляционных функций эхо-сигналов и соответственно высокую достоверность УЗ контроля.
Устройство, реализующее заявляемый способ, содержит электроакустически последовательно соединенные синхронизатор 1, генератор 2 зондирующих импульсов, усилитель 3 мощности, излучающий электроакустический преобразователь 4, приемный электроакустический преобразователь 5, управляемый оптимальный фильтр 6, накопитель 7, второй вход которого объединен с вторым входом управляемого оптимального фильтра 6 и соединен с вторым выходом синхронизатора и индикатора 8. В качестве индикатора 8 может быть использован электроннолучевой осциллограф и контролируемое изделие 9.
Устройство для осуществления способа работает следующим образом.
Запускаемый импульсом, поступающим с первого выхода синхронизатора 1, генератор 2 кодовой последовательности вырабатывает модулирующие импульсные последовательности Голлея (см. фиг.2а), поступающие на формирователь 3 зондирующих импульсов, который, в свою очередь, вырабатывает поступающую на вход усилителя 4 мощности последовательность зондирующих радиоимпульсных сигналов, форма которых показана на фиг.2б. Для примера выбрана и показана последовательность зондирующих импульсов, состоящая из 4 фазоманипулированных сигналов, где первые два сигнала модулированы первой последовательностью Голлея, а вторые два - соответственно второй последовательностью. Таким образом, цикл работы устройства реализуется за четыре такта. Усилитель 3 мощности возбуждает излучающий электроакустический преобразователь 5. Принятые из контролируемого изделия ультразвуковые эхо-сигналы после обратного электроакустического преобразования приемным преобразователем 6 и усиления в усилителе 7 поступают на вход управляемого оптимального фильтра 8 (фиг. 2в). Работа оптимального фильтра 8 организована таким образом, что он в зависимости от значения управляющего сигнала на 2 входе, поступающего с 3 выхода синхронизатора 1, оказывается согласованным на протяжении первых двух тактов со сложномодулированным эхо-сигналом, фазоманипулированным первой последовательностью Голлея, и на протяжении последних двух тактов - со второй последовательностью Голлея. Работа накопителя 9, управляемая импульсами с 2 выхода синхронизатора 1, циклически возобновляется в моменты времени, отмеченные "↓" на фиг.2г. Форма сигнала на выходе накопителя по окончании первого, второго, третьего и четвертого тактов показана соответственно на фиг.2г-фиг.2ж. Принимая во внимание, что амплитуда сигнала на выходе оптимального фильтра пропорциональна энергии входного сигнала, в результате описанного выше процесса обработки эхо-сигнала суммарная амплитуда сигнала на выходе накопителя оказывается пропорциональной суммарной энергии всех радиоимпульсов.
Claims (1)
- Способ ультразвукового контроля, заключающийся в том, что в изделии зондирующим сигналом возбуждают ультразвуковые колебания, принимают эхо-сигналы и накапливают их в накопителе, а по результату накопления импульсов определяют параметры контролируемого изделия, отличающийся тем, что в изделие излучают 2N, где N - целое число и больше нуля, фазоманипулированных комплиментарными кодами Голея импульсов, причем первые N радиоимпульсов модулируют первой последовательностью Голея, вторые N радиоимпульсов модулируют второй последовательностью Голея, а каждый радиоимпульс принимаемого сигнала перед накоплением оптимально фильтруют.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010149295/28A RU2444009C1 (ru) | 2010-12-02 | 2010-12-02 | Способ ультразвукового контроля |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010149295/28A RU2444009C1 (ru) | 2010-12-02 | 2010-12-02 | Способ ультразвукового контроля |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2444009C1 true RU2444009C1 (ru) | 2012-02-27 |
Family
ID=45852393
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010149295/28A RU2444009C1 (ru) | 2010-12-02 | 2010-12-02 | Способ ультразвукового контроля |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2444009C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2613567C1 (ru) * | 2015-11-26 | 2017-03-17 | Соколов Игорь Вячеславович, RU, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ", RU | Способ ультразвукового неразрушающего контроля |
US11307306B2 (en) * | 2017-02-23 | 2022-04-19 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for providing ultrasonic signal information |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1640631A1 (ru) * | 1989-04-19 | 1991-04-07 | Предприятие П/Я А-3611 | Ультразвуковой способ контрол дефектов издели |
JP2001004602A (ja) * | 1999-06-16 | 2001-01-12 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 超音波探傷方法および装置 |
RU2204829C1 (ru) * | 2001-11-30 | 2003-05-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" | Устройство ультразвукового контроля |
-
2010
- 2010-12-02 RU RU2010149295/28A patent/RU2444009C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1640631A1 (ru) * | 1989-04-19 | 1991-04-07 | Предприятие П/Я А-3611 | Ультразвуковой способ контрол дефектов издели |
JP2001004602A (ja) * | 1999-06-16 | 2001-01-12 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 超音波探傷方法および装置 |
RU2204829C1 (ru) * | 2001-11-30 | 2003-05-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" | Устройство ультразвукового контроля |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Неразрушающий контроль. В 5 кн. Кн.5: Интроскопия и автоматизация неразрушающего контроля. - Практическое пособие, Сухоруков В.В., Вайнберг Э.И., Кажис Р.И.Ю., Абакумов А.А. //Под ред. В.В.Сухорукова. - М.: Высш. шк., 1993. с.112, 113. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2613567C1 (ru) * | 2015-11-26 | 2017-03-17 | Соколов Игорь Вячеславович, RU, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ", RU | Способ ультразвукового неразрушающего контроля |
US11307306B2 (en) * | 2017-02-23 | 2022-04-19 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for providing ultrasonic signal information |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101869485A (zh) | 超声成像方法及装置 | |
JPH09509742A (ja) | 超音波を用いて背景に対する対象の相対的な位置を検出するための方法 | |
CN108802203B (zh) | 一种基于多模态技术的杆状构件内部缺陷定位方法 | |
RU2444009C1 (ru) | Способ ультразвукового контроля | |
Sheng et al. | Application of pulse compression technology in electromagnetic ultrasonic thickness measurement | |
US3464056A (en) | Apparatus for displaying the direction of incident plane waves | |
RU2001126568A (ru) | Способ и устройство для измерения времени распространения сигнала, в частности, ультразвукового сигнала | |
EP0706036A2 (en) | Apparatus and method for transmitting and receiving ultrasonic waves having an acoustoelectric, ultrasonic transducer | |
JP3608423B2 (ja) | 電磁超音波計測方法および装置 | |
CN112684013B (zh) | 一种多波长电磁超声换能器线圈设计方法 | |
RU102270U1 (ru) | Параметрический эхолокатор | |
Hajek et al. | New possibilities to increase sensitivity of the ultrasound non-linear modulation methods | |
Leiko et al. | Experimental data on dynamic changes of radio pulses when they are emitted by piezoceramic electromechanical transducers | |
RU2126538C1 (ru) | Сплит-способ ультразвукового контроля | |
JPS63249071A (ja) | 探知装置におけるパルス検出回路 | |
JP3431756B2 (ja) | 検出装置及び検出方法 | |
JPH11142378A (ja) | 電磁超音波計測方法および装置 | |
SU1114946A1 (ru) | Устройство дл ультразвукового контрол материалов и изделий | |
RU2052769C1 (ru) | Ультразвуковой способ измерения толщины изделия с большим затуханием ультразвука и устройство для его осуществления | |
Xiang et al. | Fast M-sequence transform for quasi-backscatter sonar in fisheries and zooplankton survey applications | |
RU2121659C1 (ru) | Способ ультразвукового контроля толщины изделий | |
RU106960U1 (ru) | Параметрический эхолокатор | |
RU192374U1 (ru) | Параметрический локатор | |
RU2019826C1 (ru) | Устройство а.е.глаголева формирования акустического поля с винтовым волновым фронтом | |
RU2158007C1 (ru) | Акустический эхо-импульсный локатор |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151203 |