Способ увеличения динамического диапазона сигналов измеряемых при проведении ультразвукового контроля



Способ увеличения динамического диапазона сигналов измеряемых при проведении ультразвукового контроля
Способ увеличения динамического диапазона сигналов измеряемых при проведении ультразвукового контроля
Способ увеличения динамического диапазона сигналов измеряемых при проведении ультразвукового контроля
Способ увеличения динамического диапазона сигналов измеряемых при проведении ультразвукового контроля
Способ увеличения динамического диапазона сигналов измеряемых при проведении ультразвукового контроля
Способ увеличения динамического диапазона сигналов измеряемых при проведении ультразвукового контроля
Способ увеличения динамического диапазона сигналов измеряемых при проведении ультразвукового контроля
Способ увеличения динамического диапазона сигналов измеряемых при проведении ультразвукового контроля
Способ увеличения динамического диапазона сигналов измеряемых при проведении ультразвукового контроля
G01N29/44 - Исследование или анализ материалов с помощью ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн; визуализация внутреннего строения объектов путем пропускания через них ультразвуковых или звуковых волн через предметы (G01N 3/00-G01N 27/00 имеют преимущество; измерение или индикация ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн вообще G01H; системы с использованием эффектов отражения или переизлучения акустических волн, например акустическое изображение G01S 15/00; получение записей с помощью способов и устройств, аналогичных используемым в фотографии, но с использованием ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн G03B 42/06)

Владельцы патента RU 2649028:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр неразрушающего контроля "ЭХО+" (RU)

Использование: для ультразвукового контроля. Сущность изобретения заключается в том, что для увеличения динамического диапазона сигналов, измеряемых при проведении ультразвукового контроля, восстанавливают исходную форму сигнала, искаженную за счет ограничения его амплитуды по заданным положительному и/или отрицательному уровням (клиппирование), при этом исходная форма сигнала восстанавливается (деклиппируется) итерационным способом, при котором спектр эхосигнала предыдущей итерации ограничивается в заданном частотном диапазоне, выполняется обратное преобразование Фурье, в полученном сигнале его значения на временных интервалах, где сигнал не искажен, заменяются значениями клиппированного сигнала, а на временных интервалах, где сигнал клиппирован, значения сигнала по модулю, меньшие уровня клиппирования, заменяются значениями уровня отсечки, после чего выполняется следующая итерация. Технический результат: обеспечение возможности деклиппирования сигналов для уровня клиппирования менее 10% от максимальной амплитуды неискаженного сигнала. 14 ил.

 

Способ увеличения динамического диапазона сигналов измеряемых при проведении ультразвукового контроля, заключающийся в восстановлении исходной формы сигнала (деклиппирование), искаженной за счет ограничения его амплитуды по заданным положительному и/или отрицательному уровням (клиппирование). Изобретение относится к области ультразвуковой дефектоскопии и обработке сигналов.

Известны способы, изложенные в статьях:

Selesnick I. Least Squares with Examples in Signal Processing // URL: http://cnx.org/content/m46131/1.1/ (дата обращения: 09.11.2016)

Harvilla M.J., Stern R.M. Efficient audio declipping using regularized least squares. URL: http://www.cs.cmu.edu/~mharvill/papers/rbar_paper_final.pdf. (дата обращения: 09.11.2016)

Janssen A., Veldhuis R., Vries L. Adaptive interpolation of discrete-time signals that can be modeled as autoregressive processes // IEEE Trans, on Acoust, Speech and Signal Processing. 1986. №4. P. 317-330.

Dahimene A., Noureddine M., Azrar A. A simple algorithm for the restoration of clipped speech signal // Informatica. 2008. P. 183-188.

Недостатком предложенных способов является необходимость проведения оцифровки сигналов так, чтобы на период максимальной частоты спектра неискаженного сигнала приходилось более десяти отсчетов и сильное влияние уровня шума на результат восстановления исходной формы сигнала.

Наиболее близким, принятыми за прототип, является способ, изложенный в статье Базулин Е.Г. Повышение продольного разрешения акустических систем визуализации неоднородностей при экстраполяции спектров эхоимпульсов // Акустический журнал, 1993, том 39, №1, С. 19-24.

Недостатком предложенного способа является то, что он предназначен для решения задачи экстраполяции спектров сигналов, с целью уменьшения длительности эхосигналов для достижения эффекта сверхразрешения и не может решать объявленную в заявке задачу.

Предложен способ восстановления исходной формы эхосигнала, форма которого искажена за счет ограничения его амплитуды по заданным положительному и/или отрицательному уровням (клиппирование), отличающийся тем, что исходная форма сигнала восстанавливается (деклиппируется) итерационным способом, при котором спектр эхосигнала предыдущей итерации ограничивается в заданном частотном диапазоне, выполняется обратное преобразование Фурье, в полученном сигнале его значения на временных интервалах, где сигнал не искажен, заменяются значениями клиппированного сигнала, а на временных интервалах, где сигнал клиппирован, значения сигнала по модулю, меньшие уровня клиппирования, заменяются значениями уровня отсечки, после чего выполняется следующая итерация (алгоритм Гершберга-Папулиса).

Предлагаемый способ позволяет проводить процедуру деклиппирования сигналов для уровня клиппирования менее 10% от максимальной амплитуды неискаженного сигнала, при дискретизации сигнала с числом отсчетов не меньше двух на минимальный период и для уровня аддитивного шума с дисперсией не менее от 50% от максимальной амплитуды неискаженного сигнала.

Методы деклиппирования сигналов предназначены для восстановления исходный формы сигнала s(t) в тех временных интервалах, где произошло его насыщение, возникающее из-за особенности работы приемных усилителей приемного тракта ультразвукового дефектоскопа и аналогово-цифровых преобразователей. Этот эффект в простейшем случае можно описать как операцию отсечки L согласно формуле

Сигнал, подвергнутый операции клиппирования согласно формуле (1), будем записывать как . Обозначим через множество интервалов времени, когда сигнал s(t) меньше уровня , и больше уровня (см. Фиг. 10). Фигурные скобки указывают на то, что может быть больше одного временного интервала, когда эхосигнал меньше уровня отсечки . Аналогичным образом обстоит дело со множеством интервалов . Под операцией деклиппирования подразумевается построение оператора L-1, позволяющего по клиппированному сигналу найти его неискаженный вид s(t). Отметим, что уровень отсечки может быть функцией времени, то есть , и иметь различный вид для положительной и отрицательных частей сигнала s(t).

Эффективность операции деклиппирования зависит от многих факторов. Это, во-первых, аналитические свойства сигнала s(t), например, полоса его частот. Учет этих свойств может позволить построить эффективный оператор деклиппирования L-1. Во-вторых, приемный усилитель может искажать эхосигнал при приближении его значений к уровню отсечки . Это может привести к более сложному, чем операция отсечки (1), искажению сигнала, что повлияет на точность восстановления функции s(t). В-третьих, частота дискретизации эхосигнала сильно влияет на работу оператора L-1. На интервале между ближайшими областями с отрицательной {t-} и положительной {t+} отсечкой сигнал s(t) может меняться с наибольшей скоростью. Такие интервалы далее будем обозначать , и их размеры, как правило, много меньше размеров интервалов {t-} или {t+} (см. Фиг. 10). В результате из-за малой частоты дискретизации количество отсчетов на интервале может оказаться недостаточным для того, чтобы можно было оценить поведение s(t) на временных интервалах .

Будем полагать, что спектр эхосигнала s(t), который обозначим как , ограничен интервалом . Операторы прямого и обратного преобразования Фурье обозначим как и , операцию ограничения - оператором B, который обнуляет функцию вне пределов интервала . Такая ситуация характерна для ультразвукового контроля, где основной вклад в ограничение полосы акустического тракта вносит пьезопреобразователь [1]. Операция клиппирования L по уровню согласно (1) приводит к тому, что сигнал будет иметь спектр, отличный от нуля за пределами интервала , чего быть не должно. Это позволяет записать уравнение

Произведение операторов B и L делает уравнение (2) нелинейным. Для его решения можно воспользоваться итерационной процедурой разложения в ряд Неймана [2]

Такой подход применялся Гершбергом и Папулисом для экстраполяции спектра сигнала, ограниченного во времени на больший частотный интервал [3]. В качестве начального приближения можно выбрать .

Дополнительным условием, улучшающим процесс сходимости, является то обстоятельство, что сигнал на любой итерации в областях деклиппирования не может иметь значение в диапазоне , то есть должен удовлетворять условию

Эффективность получения оценки сигнала с помощью итерационный процедуры (3) с условием (4) зависит от уровня клиппирования и от того, насколько точно известен частотный интервал спектра исходного сигнала. Далее нижняя и верхняя частоты определяются по уровню 0,1 спектра неискаженного эхосигнала s(t).

Для проведения численных экспериментов использовались эхосигналы, рассчитанные с помощью теории лучевых трубок в программе CIVA (версия 11а) [4]. В численных и модельных экспериментах парциальные изображения восстанавливались методом ЦФА [5]. Для краткости такие изображения далее будут называться ЦФА-изображения.

В двумерном варианте были рассчитаны эхосигналы, отраженные от отверстия бокового сверления диаметром 2 мм на глубине 12 мм в стальном образце толщиной 18 мм. Расчет проводился для антенной решетки (рабочая частота 5 МГц, 32 элемента, размер элементов 0,76 мм, зазор между ними 0,04 мм), установленной на рексолитовую призму с углом наклона 35 градусов. Так как в программе CIVA была выбрана модель дифракции по Кирхгофу, то импульс обегания не рассчитывался.

Результаты деклиппирования методом Гершберга-Папулиса будем сравнивать с методом деклиппирования, основанным на методе наименьших квадратов (МНК) при разных порядках m аппроксимационного полинома, который изложен в упомянутой статье «Least Squares with Examples in Signal Processing)). Эхосигналы деклиппированные методом Гершберга-Папулиса, для краткости будем называть ГП-эхосигналы, а деклиппированные методом наименьших квадратов - МНК-эхосигналы.

На Фиг. 1 показано ЦФА-изображение, восстановленное по неискаженным эхо-сигналам с частотой дискретизации 50 МГц и клиппированием по уровню 500 или 24,4% от максимального значения 2048 согласно (1). ЦФА-изображение было получено при когерентном сложении трех парциальных изображений, восстановленных на поперечной волне по акустическим схемам: на прямом луче, при однократно отраженном от дна при излучении и на прямом луче при приеме и при однократно отраженном от дна при излучении и приеме.

На Фиг. 2 слева показано ЦФА-изображение, восстановленное по МНК-эхосигналам при m=6, а справа - ГП-эхосигналы для полосы частот (0,5; 10) МГц согласно (3). Изображения практически не отличаются друг от друга, но по сравнению с изображением на Фиг. 1 уровень шума уменьшился примерно на 2.5 дБ.

На Фиг. 3 показано ЦФА-изображение по эхосигналам, клиппированным по уровню 50 (2,44%), полученное при когерентном сложении трех парциальных изображений. В сравнении с изображением на Фиг. 1 уровень шума возрос примерно на 8,5 дБ.

На Фиг. 4 слева показано ЦФА-изображение, восстановленное по МНК-эхосигналам при m=3, а справа - по ГП-эхосигналам для полосы частот (0,5; 10) МГц. По сравнению с изображениями на Фиг. 2, слева деклиппирование МНК приводит к неудовлетворительному результату, а результат применения метода Гершберга-Папулиса практически не отличается от Фиг. 2 справа. Только уровень шума возрос на 1,5 дБ.

Причина такого разного результата деклиппирования объясняется следующим образом. Уменьшение уровня отсечки приводит к тому, что на -интервалах уменьшилось количество отсчетов и при деклиппировании МНК не удается оценить вид интерполяционного полинома. Для исключения потери устойчивости МНК пришлось уменьшить порядок модели до 3-х с 6-и для уровня отсечки 500. С одной стороны, при больших порядках МНК терял устойчивость и в эхосигналах возникали выбросы, в десятки и сотни раз превышающие максимальное значение исходного сигнала. С другой стороны, уменьшение порядка МНК привело к тому, что форма деклиппированного сигнала стала недопустимо искажаться. Этот эффект хорошо иллюстрируется на Фиг. 5 слева. Мало того, что не удалось восстановить форму импульса, но он еще и принципиально исказился - вместо ожидаемого положительного значения сигнала получено отрицательное. Такое искажение связано с тем, что на -интервалах не было ни одного отсчета эхосигнала. ГП-эхосигналы, более похожие на неискаженные (Фиг. 5, справа). Линиями синего цвета показан клиппированный сигнал, черного цвета неискаженный сигнал, а линией красного цвета деклиппированный эхосигнал.

На Фиг. 6 в растровом виде показаны эхосигналы 17-го выстрела, то есть эхосигналы, принятые всеми элементами антенной решетки при излучении 17-м элементом. Эти сигналы рассматриваются как неискаженные s(t).

На Фиг. 7 слева показаны МНК-эхосигналы при m=2, а справа - ГП-эхосигналы, которые близки к исходному на Фиг. 6. Нулевое количество отсчетов на -интервалах привело к неутешительному результату применения метода МНК - практически все восстановленные сигналы полностью искажены.

Рассмотрим теперь работу сравниваемых методов деклиппирования при добавлении к сигналам шума с нормальным законом распределения с дисперсией равной уровню отсечки. На Фиг. 8 слева показаны МНК-эхосигналы при m=2, а справа - ГП-эхосигналы. Несмотря на то что после деклиппирования методом Гершберга-Папулиса появились выбросы, в два раза превышающее значение исходного сигнала s(t), полученные результат принципиально лучше МНК-эхосигналов.

С помощью Фурье-интерполяции частота дискретизации исходных эхосигналов была увеличена в четыре раза до 200 МГц [6]. На Фиг. 9 слева показано ЦФА-изображение, восстановленное по МНК-эхосигналам при m=4, а справа - по ГП-эхосигналам для полосы частот (0,5; 10.0) МГц. По сравнению с изображениями на Фиг. 2 слева деклиппирование МНК, так же как и результат на Фиг. 4 слева, приводит к неудовлетворительному результату, а результат применения метода Гершберга-Папулиса снова практически не отличается от Фиг. 2 справа. Даже уровень шума практически не изменился. Важно отметить, что малый уровень клиппирования и увеличившаяся в четыре раза длина эхосигналов в отсчетах Ns привела к тому, что деклиппирование методом Гершберга-Папулиса всего набора из 1024 эхосигналов при максимальном числе итераций, равном 10000, потребовалось 4100 секунд. Деклиппирование МНК оказалось в 510 раз быстрее.

Причина такого разного поведения была объяснена выше. Разница в том, что на -интервалах увеличилось количество отсчетов и при деклиппировании МНК порядок m удалось увеличить до 4, что повысило качество деклиппирования. На Фиг. 10 слева видно, что МНК-сигнал ближе к неискаженному, в отличие от Фиг. 5 слева. Увеличение порядка МНК до 10 позволяет получить практически идеальный результат деклиппирования. Но для многих других эхосигналов набора, когда на -интервалах уменьшалось число отсчетов, МНК теряет устойчивость. ГП-эхосигналы, показанные на Фиг. 10 справа, еще более похожие на неискаженные, чем на Фиг. 5 справа. Линиями синего цвета показан клиппированный сигнал, черного цвета неискаженный сигнал, а линией красного цвета деклиппированный эхосигнал. На Фиг.5 в качестве примера показаны , и интервалы.

На Фиг. 11 слева показан результат деклиппирования МНК при m=2. Полученный результат ближе к неискаженным эхосигналам на Фиг. 6 и существенно лучше, чем изображение на Фиг. 7 слева. Причина улучшения качества деклиппирования в том, что на -интервалах стало больше отсчетов. На Фиг. 11 справа представлен ГП-эхосигнал, который близок к исходным эхосигналам на Фиг. 6 и к результату деклиппирования при частоте дискретизации 50 МГц на Фиг. 7 справа.

На Фиг. 12 слева показаны МНК-эхосигналы при m=2 и добавлении шума к сигналам с нормальным законом распределения с дисперсией, равной уровню отсечки, а справа - ГП-эхосигналы. Несмотря на то что после деклиппирования методом Гершберга-Папулиса появились выбросы, в два раза превышающие значение исходного сигнала s(t), полученный результат принципиально лучше МНК-эхосигналов (Фиг. 12 слева).

Рассмотрим результаты применения предложенного метода деклиппирования при обработке эхосигналов модельного эксперимента. Эхосигналы от отверстий бокового сверления в стандартном образце СО-1 регистрировались с помощью антенной решетки (5 МГц, 32 элемента, размер пьезоэлемента 0,9×10 мм, зазор 0,1 мм), как показано на Фиг. 13. Первое измерение 1024 эхосигнала без искажений от пяти отверстий, для крайних из которых на Фиг. 13 указана глубина, проводилось при усилении, равном 40 дБ. При втором измерении усиление было равно 80 дБ, что привело к клиппированию эхосигналов. Частота дискретизации была равна 25 МГц.

Оценка качества деклиппирования проводилась способом, отличающимся от применяемых ранее. На ЦАФ-изображениях, восстановленных на продольной волне на прямом луче, измерялись амплитуды бликов, соответствующих границам отверстий бокового сверления. Линией черного цвета на Фиг. 14 показан график полученных при использовании неискаженных эхосигналов, измеренных при усилении 40 дБ. График, показанный линией серого цвета, получен по ЦФА-изображению, восстановленному по эхосигналам при усилении 80 дБ. Его максимум на глубине примерно 40 мм. Пунктирной линией красного цвета на Фиг. 14 показан график амплитуд бликов, полученный по изображению, восстановленному по ГП-эхосигналам для полосы частот (1; 8) МГц. Видно, что отличие от графика, полученного по неискаженным эхосигналам (линия черного цвета), меньше 10%. Это свидетельствует о том, что деклиппированные эхосигналы близки к исходным. Результат определения амплитуд бликов отверстий бокового сверления, восстановленный по МНК-эхосигналам при m=2, показан на графике пунктирной линией зеленого цвета. Грубая частота дискретизации и малый порядок МНК не позволили эффективно провести процедуру деклиппирования.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет проводить процедуру деклиппирования сигналов для уровня клиппирования менее 10% от максимальной амплитуды неискаженного сигнала, при дискретизации сигнала с числом отсчетов не меньше двух на минимальный период и для уровня аддитивного шума с дисперсией не менее от 50% от максимальной амплитуды неискаженного сигнала.

Источники информации

1. Алешин Н.П., Белый В.Е., Вопилкин А.Х., Вощанов А.К., Ермолов И.Н., Гурвич А.К. Методы Акустического контроля металлов М.: Машиностроение, 1989. 456 с.

2. Defrise M., De Mol С.A regularized iterative algorithm for limited-angle inverse Radon transform // Optica Acta. 1983. Vol. 30, №. 4. P. 403-408. DOI: http://dx.doi.org/10.1080/71382121

3. Базулин Е.Г. Повышение продольного разрешения акустических систем визуализации неоднородностей при экстраполяции спектров эхоимпульсов // Акустический журнал. 1993. Том 39, №1. С. 19-24.

4. Сайт фирмы EXTENDE. URL: http://www.extende.com/ (дата обращения: 10.11.2016).

5. Базулин Е.Г., Вопилкин А.Х., Тихонов Д.С. Повышение достоверности ультразвукового контроля. Часть 1. Определение типа несплошности при проведении ультразвукового контроля антенными решетками // Контроль. Диагностика. 2015. №8. С. 7-22.

6. Самарский А.А., Гулин А.В. Численные методы: Учеб. пособие для вузов. М.: Наука. Гл. ред. физ-мат. лит., 1989. 432 с.

Способ увеличения динамического диапазона сигналов, измеряемых при проведении ультразвукового контроля, заключающийся в восстановлении исходной формы сигнала, искаженной за счет ограничения его амплитуды по заданным положительному и/или отрицательному уровням (клиппирование), отличающийся тем, что исходная форма сигнала восстанавливается (деклиппируется) итерационным способом, при котором спектр эхосигнала предыдущей итерации ограничивается в заданном частотном диапазоне, выполняется обратное преобразование Фурье, в полученном сигнале его значения на временных интервалах, где сигнал не искажен, заменяются значениями клиппированного сигнала, а на временных интервалах, где сигнал клиппирован, значения сигнала, по модулю меньшие уровня клиппирования, заменяются значениями уровня отсечки, после чего выполняется следующая итерация.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к способу, системе и ее применению для скважинного мониторинга гидравлического разрыва пласта. Способ включает этапы, на которых: опрашивают оптическое волокно, размещенное вдоль траектории ствола скважины, для формирования распределенного акустического датчика; собирают данные от многочисленных продольных участков волокна; и обрабатывают указанные данные для получения индикации вымывания проппанта.

Использование: для определения вклада пластической деформации в величину акустической анизотропии при измерении в деталях машин и элементах конструкций. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют ультразвуковое измерение акустической анизотропии, позволяющее определить величину вклада пластической деформации в величину акустической анизотропии путем сравнения значений акустической анизотропии, измеренной в контрольной точке детали или элемента до и после шлифования его поверхности на глубину не менее половины характерного размера зерна металла, при этом, циклы шлифования и последующего измерения акустической анизотропии на шлифованной поверхности в контрольной точке продолжают до тех пор, пока относительная разница значений акустической анизотропии в двух соседних циклах не составит значение, не превышающее 10%.
Изобретение относится к сфере космических исследований и технологий и может быть использовано для экспериментальной отработки технологии ускорения осаждения пыли в марсианской атмосфере.

Использование: для определения структуры дисперсных сред. Сущность изобретения заключается в том, что заполняют сосуд дисперсной средой, которую облучают продольной ультразвуковой волной с частотой, при которой длина волны λ больше размеров частиц R, фиксируют величину импульса А0, прошедшего через дисперсную фазу (жидкость без частиц), затем вносят частицы, фиксируют величину амплитуды Аn импульсов, прошедших расстояние L через исследуемую систему и времена tn, определяют разность А0-Аn величин импульсов в разные моменты времени tn и на основе массива А0-Аn/А0 судят о структуре дисперсной системы.

Использование: для ультразвуковой дефектоскопии. Сущность изобретения заключается в том, что присвоение значения 0 или 1 каждому элементу матрицы осуществляется по вероятностному закону, заданному индивидуально для каждого элемента, отличается тем, что вероятность присвоения значения принимается такой, чтобы при соединении центров излучающих и приемных элементов АР геометрическими лучами, в соответствии с выбранным способом контроля и с учетом известных законов прохождения и отражения, проходящими через поверхности объекта контроля и, возможно, отражающимися от поверхностей контроля и проходящими через возможный дефект или отражающимися от возможного дефекта в месте возможного положения дефекта, обеспечить заданное распределение геометрических лучей по коридорам между лучами от излучающих элементов к приемным элементам АР с одинаковыми номерами.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для контроля вращающихся элементов авиационного двигателя. Объектами изобретения являются система и способ обнаружения дефектов на объекте, содержащий этапы, на которых: формируют изображение (13), характеризующее указанный объект (11), на основании сигналов (9), связанных с объектом, разбивают указанное изображение на участки (15) в соответствии с самоадаптирующимися разрешениями и вычисляют расхождения между различными участками для обнаружения аномального участка, указывающего на возможность повреждения.

Изобретение относится к акустике. Способ измерения скорости распространения головной ультразвуковой волны предполагает возбуждение и прием прошедших по изделию ультразвуковых импульсов, оцифровку импульсов, запись в компьютер и определение временных интервалов между этими импульсами.

Использование: для определения параметров деталей, изготовленных из композитного материала. Сущность изобретения заключается в том, что определяют характеристики продольной ультразвуковой волны, проходящей по пути внутри детали, при этом измеряют время прохождения продольной ультразвуковой волны, пропускаемой деталью, и измеряют время прохождения прошедшей волны путем наблюдения начала волны.

Изобретение относится к управлению технологическим процессом. В способе использования данных о вибрациях для определения состояния устройства управления собирают первые данные о вибрациях от первого датчика, связанного с устройством управления технологическим процессом, во время калибровки; рассчитывают эксплуатационный порог устройства управления на основании первых данных о вибрациях; собирают данные об эксплуатации относительно устройства управления.

Предложены способ и устройство испытания испытуемого объекта (204). Способ испытания прочности соединений композитного объекта (204) включает: генерирование волны (228) напряжения в текучей среде (306) в полости (302) в конструкции (300) генератора волн; направление волны (228) напряжения через текучую среду (306) в полости (302) в композитный объект (204) и задание определенного количества свойств (310) волны (228) напряжения в текучей среде (306) на основании конфигурации (308) полости (302) в конструкции (300) генератора волн.

Использование: для определения изменяющихся во времени термомеханических напряжений и/или градиентов напряжения по толщине стенок металлических тел, в частности трубопроводов. Сущность изобретения заключается в том, что измеряют температуру на наружной поверхности тела для определения на ее основании температурной последовательности и последовательности напряжений. Кроме того, электромагнитные ультразвуковые преобразователи используют по меньшей мере в одном месте измерения на наружной поверхности для определения изменения напряжений и/или градиентов напряжения с течением времени по толщине стенок тела вместе с результатом измерения температуры. Технический результат: обеспечение возможности контроля усталости трубопроводов в случае быстрых изменений напряжения. 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

Группа изобретений относится к ультразвуковой визуализации объектов.  Устройство ультразвуковой визуализации объектов в жидких средах содержит генератор и блок обработки информации, корпус, лазер, первую и вторую двояковыпуклую оптическую линзы, полупрозрачное оптическое зеркало, отражающее оптическое зеркало, приёмную матрицу, плоско-выпуклую оптическую линзу, диск с первыми сквозными отверстиями, в каждом из которых размещён волновод с входным и выходным торцами, акустическую линзу, акустический излучатель. Генератор электрически соединён с акустическим излучателем и с блоком обработки информации, который соединён c приёмной матрицей. Акустический излучатель установлен с обеспечением возможности излучения сигналов во внешнюю среду. Диск установлен с обеспечением возможности поступления на входные торцы волноводов через акустическую линзу акустических сигналов, излучённых акустическим излучателем и отражённых внешней средой. Плоско-выпуклая оптическая линза установлена таким образом, что внутри корпуса возникает герметичное пространство. Волноводы устанавливают в первые отверстия в диске. Диск устанавливают в корпус, соблюдая зазор между вторым торцом диска и плоской стороной плоско-выпуклой оптической линзы. Диск герметично соединяют с корпусом. Блок обработки информации соединяют с дисплеем проводами. К генератору присоединяют второй кабель. Технический результат заключается в возможности работать на отражении акустических сигналов и возможности работы звуковизора в жидких, в том числе агрессивных и опасных средах, в широком диапазоне температур, с температурой от нескольких градусов Цельсия до пятисот градусов Цельсия. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Использование: для калибровки преобразователей акустической эмиссии. Сущность изобретения заключается в том, что тестовый акустический сигнал от одного источника принимается двумя преобразователями акустической эмиссии, стандартным и калибруемым, первоначально в акустический контакт с передающим блоком вводится стандартный преобразователь акустической эмиссии, обрабатывается и запоминается сигнал от этого преобразователя, затем устанавливается калибруемый преобразователь на место стандартного, записывается и обрабатывается второй сигнал в компьютере, который сравнивается с эталонным, при этом тестовый акустический сигнал воспроизводится ударным воздействием на передающий блок калиброванными металлическими элементами, калибровка системы осуществляется с помощью быстродействующей тензометрической системы и подключенного к ней тензопреобразователя, которые регистрируют абсолютные перемещения объекта в месте ударного воздействия. При обработке результатов рассчитываются переходные коэффициенты, зависящие от времени и параметров ударного воздействия, рассчитываются корреляционная функция и переходные коэффициенты. Затем после установки калибруемого преобразователя на место стандартного вновь осуществляется ударное воздействие на передающий блок и преобразователь калибруется с использованием корреляционной функции и переходного коэффициента для системы передающего блока и стандартного преобразователя акустической эмиссии. Технический результат: обеспечение повышения точности калибровки преобразователей акустической эмиссии. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Использование: для выполнения ультразвуковой дефектоскопии на сварном шве трубы. Сущность изобретения заключается в том, что устройство ультразвуковой дефектоскопии содержит: головку датчика ультразвуковой дефектоскопии, установленную дальше после модуля детектирования шва; модуль расчета положения шва, который рассчитывает положение шва и положение среза наплавленного металла трубы, сваренной электрической контактной сваркой, используя тепловое изображение участка сварного шва, снятое модулем детектирования шва; модуль детектирования полосы среза наплавленного металла, который установлен непосредственно перед или непосредственно после головки датчика ультразвуковой дефектоскопии и который детектирует полосу среза наплавленного металла трубы, сваренной электрической контактной сваркой; модуль расчета положения среза наплавленного металла, который рассчитывает положение среза наплавленного металла трубы, сваренной электрической контактной сваркой, на основе полосы среза наплавленного металла, детектированной модулем детектирования полосы среза наплавленного металла; и модуль расчета величины отслеживающего перемещения, который рассчитывает величину отслеживающего перемещения головки датчика ультразвуковой дефектоскопии, используя указанные положение шва и положение среза наплавленного металла, рассчитанные модулем расчета положения шва, и положение среза наплавленного металла, рассчитанное модулем расчета положения среза наплавленного металла. Технический результат: обеспечение возможности точно детектировать положение шва и направление трещины на участке сварного шва. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к измерительной техники и может быть использовано для поиска места прохождения и глубины трубопроводов водоснабжения и теплосети, газо- и нефтепроводов, находящихся под землей. Предложен способ определения места прохождения трубопровода, включающий установку по крайней мере одного акустического датчика на грунт в предполагаемом месте прохождения трубопровода, принудительное возбуждение акустических колебаний в трубопроводе на произвольном расстоянии по крайней мере от одного акустического датчика, прием акустического импульсного сигнала от источника акустического сигнала акустическим датчиком, обработку акустического сигнала с определением последовательности акустических сигналов. Обработка последовательности акустических сигналов осуществляется методами автокорреляции с определением пиков автокорреляционной функции, определением максимального значения пика автокорреляционной функции из определенных значений пиков автокорреляционной функции. Далее осуществляют перестановку по крайней мере одного датчика на новое место наиболее вероятного прохождения трубопровода и повторяют этапы от приема акустических сигналов до переустановки акустических датчиков на новое место наиболее вероятного прохождения трубопровода необходимое количество раз. Определяют место прохождения трубопровода по месту установки датчика, с которого получено максимальное значение пика автокорреляционной функции. Технический результат - повышение точности и снижение трудоемкости измерений. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к метрологии. Cтенд для акустических испытаний шумопоглощающих панелей содержит испытательную камеру, стены которой облицованы исследуемой шумопоглощающей облицовкой в виде шумопоглощающих панелей. Источник шума расположен на плавающем полу, под которым устанавливается вибродемпфирующая панель, а точки измерения фиксируют на измерительной поверхности S, м2, представляющей собой сферическую поверхность. Уровень звуковой мощности Lp определяют по результатам измерений среднего уровня звукового давления Lcp на измерительной поверхности S, м2, за которую принята площадь полусферы: , где S=2πr2; r - расстояние от центра источника до точек измерений; S0=1 м2, а корректированный уровень звуковой мощности LpA: , где LAcp - средний уровень звука на измерительной поверхности. Величину снижения уровня звукового давления ΔL в отраженном звуковом поле образца комбинированной шумопоглощающей облицовки с резонансными элементами рассчитывают по известной формуле. Технический результат - расширение технологических возможностей испытаний объектов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Использование: для ультразвукового контроля. Сущность изобретения заключается в том, что для увеличения динамического диапазона сигналов, измеряемых при проведении ультразвукового контроля, восстанавливают исходную форму сигнала, искаженную за счет ограничения его амплитуды по заданным положительному иили отрицательному уровням, при этом исходная форма сигнала восстанавливается итерационным способом, при котором спектр эхосигнала предыдущей итерации ограничивается в заданном частотном диапазоне, выполняется обратное преобразование Фурье, в полученном сигнале его значения на временных интервалах, где сигнал не искажен, заменяются значениями клиппированного сигнала, а на временных интервалах, где сигнал клиппирован, значения сигнала по модулю, меньшие уровня клиппирования, заменяются значениями уровня отсечки, после чего выполняется следующая итерация. Технический результат: обеспечение возможности деклиппирования сигналов для уровня клиппирования менее 10 от максимальной амплитуды неискаженного сигнала. 14 ил.

Наверх