理论教育 表面超声波传播时差计算精度影响分析

表面超声波传播时差计算精度影响分析

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:而表面超声波评价表层应力实验中,由应力引起的声波传播时间变化非常微弱,有用信息的丢失必然会影响求时差的精确度。如4.2.3节所述,本书中提出了基于复数倒频谱的表面超声波传播时间延迟计算方法,该算法通过分析超声波检测信号的特点,在不丢失有用信息的情况下,使最后的求解结果中不会出现声源信号及其他不相关系统与声源信号的卷积干扰,提高了信号的信噪比及可区分性。

表面超声波传播时差计算精度影响分析

采用表面超声波评价激光熔覆层应力,由于应力引起的速度变化很微弱,由上述实验结果可知,100MPa应力导致的速度变化约为0.01%,因此时间延迟的精确读取是应力无损评价技术的关键环节。目前最常用的求时差方法主要有互相关函数法、基于分数低阶协方差法等,这些方法都是利用已知信息,首先对信号进行消噪处理,然后再对其进行某种统计学分析(如相关系数、分数低阶协方差等)来确定时差。但是如图3.12所示,实际检测过程中,超声检测系统会受到多种因素的影响,这些因素导致采集到的超声波信号中包含很多噪声,采用信号处理方法可以抑制噪声,但是也丢失了一部分有用的信息。而表面超声波评价表层应力实验中,由应力引起的声波传播时间变化非常微弱,有用信息的丢失必然会影响求时差的精确度。尤其是当信号幅值比较小时,经过滤波(消噪)后实际上不可能加以检测。如4.2.3节所述,本书中提出了基于复数倒频谱的表面超声波传播时间延迟计算方法,该算法通过分析超声波检测信号的特点,在不丢失有用信息的情况下,使最后的求解结果中不会出现声源信号及其他不相关系统与声源信号的卷积干扰(材料散射噪声、振铃噪声等),提高了信号的信噪比及可区分性。采用该算法对模拟信号和实际检测信号做了时间延迟分析,并与相关函数法的分析结果做了对比,验证了复数倒频谱分析方法确实优于经典的基于信号相关性求时差的方法。表6-3为上述两种时差分析方法的涂层应力检测结果对比(考虑初始应力),从实验结果可以看出,采用复数倒频谱时差分析方法,误差明显减少,涂层应力评价结果的可靠性得到进一步提升。(www.daowen.com)

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