分离谱技术在超声衍射时差法信号处理中的应用

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以上 算 法 中最 小 值 算 法 对 于 提 高 信 号 的信 噪 比 具
有 明显 的作用 ，但它 的缺 点是 对滤 波器 数 目比较敏 感 ，导致 此算 法 不够稳 定 。
２ 分 离谱技术 的算法原理
超 声检 测 信 号 中 电 噪 声 的 幅度 和 相 位 均 是 随 机 的，而 且各 次测 量所 得 的结果 互不相 关 ，采 用基
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在信 号分 离阶段 ，高斯 形带 通滤波 器 比较适 合 处理服 从 正态 分布 的信 号 ，并且 其时频 特性 均 比较
理想 ；信 号恢 复 阶 段 是整 个 分 离 谱 技 术 的关键 所
在 ，它 是指 对 所 有 的分 离 信 号 引人 非 线 性 相 关运
算 ，以达 到 降低 噪声 、提高 信噪 比的 目的 。 目前 常 用 的恢 复算 法有 最小值 算 法 、极 性 阈值 法 、线性平 均 法和 最小值 加 极性 阈值 算法几 种 。 文献 ［］ ７证实 ，
第 １ 期
杨 书荣等 ： 离谱技术在超声衍射时差法信号处理 中的应用 分
４ ５
目前 ，处理超 声 回波信 号 的方法 有互 相关法 和 小波 变换 法 。当信 号 噪声 为高斯 白噪声 ，接 收信 号 与参考 信 号一致 时 ，互 相关法 比较 适合 。小波 变 换在 处理超 声信 号 时用得 比较 广泛 ，但是 ，在低 频
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信号 时 ，它 的时 间测量 精度 低 ；在高 频信 号 时，它 的频率 测量 精度 低 。本 文在 分离谱 技术 的基 础上采 用最 小值被 选 中次数 加权 算法 去除 Ｔ Ｄ检 测信 号 ＯＦ 中 的结构 噪声 ，与传统 的带 通滤 波法相 比，可 以有 效提 高 Ｔ Ｄ 的定量精 度 。 ＯＦ
第 ２ 卷第 １ ９ 期 ２１ ００年 ２月
声
学
技
术
ＶＯ１ ２９ ． ，Ｎ Ｏ． １ Ｆ ｂ， ０ ０ ｅ ．２ １
Ｔ ｃ ｎ ｃ ｌ ｏ ｓｉｓ ｅ ｈ ｉａ Ａｃ ｕ ｔ ｃ
分离谱技术在超声衍射时差法信号处理 中的应用
杨 书荣 ，吴 伟 ，邬冠华 ，王伏喜
（．南昌航 空大学 航空检 测与评 价航 空科技 重点 实验室 ，南 昌 ３ ０６ ；２ 南 昌航 空大学 无损检 测技 术教育 部重 点实验 室，南 昌 ３０６ ： １ ３０ ３ ． ３ ０３ ３ ．中国船舶 重工 集团公 司第 七二五研 究所 ，河 南洛 阳 ４ １３ ） ７ ０９
收稿 日期 ：２０ ．２１；修 回 日期 ：０ ９０。２ ０９０ ．５ ２０ ４２ 基金 项 目：航空基 金（０ ７０ ８） ２ ００ １６、江 西省教 育厅科 技项 目 （Ｐ ０ ６ ８ １） 南 昌航 空大学研 究生 创新基 ￣（ ２ ００ ０ Ｅ ２０ ００ ０、 ＹＣ ０ ７２） 作者简 介：杨 书荣（９ ７） 男 ，安徽人 ， 士研 究生，研究 方 向为无损 １７ ． ， 硕
的检测 与缺 陷定量 中，国内也在积 极推进 Ｔ Ｄ 方 ＯＦ
１ 引 言
Ｔ Ｄ 超声波 衍 射 时间差 （ｍｅｏ－ｉｈ．ｉｒｃ ＯBiblioteka Baidu ｔ ．ｆ ｇ ｔ ｆ ａ— ｉ ｌ ｆ ｄ
法 代替射 线检测 的标准 。Ｔ Ｄ 法 依赖 于超声波 与 ＯＦ 缺 陷端 部 的 相互 作 用 而 在较 大 角度 范 围 内发射 的 衍 射波 ，检 出衍射 波就 能确定缺 陷 的存 在 ，而信 号 传 播 的时间差 就是缺 陷高度 量值 。缺 陷尺寸根据 衍 射 信号传 播 的时间而 非幅度 来测量 。因此 ，对端 部 衍 射信 号的 时间差测量 就成 为 Ｔ Ｆ Ｏ Ｄ缺 陷定量 的关 键 。但 是超 声信号 容易受 到材料 的结构 噪声 以及 仪 器 电噪 声等 噪声影 响 ， 由于 Ｔ Ｆ 且 Ｏ Ｄ技 术检测 的是 相 对微弱 且指 向性差 的衍射波 信 号，导致 端 点衍射
中图分类号 ：Ｔ ５ ６ Ｂ ５
文献标识码 ：Ａ
文章编号：１０ —６ ０２ １） １ ０ ４０ ００３ ３ （０ ０． ． ４ ．４ ００
ＤＯＩ 编码 ：１． ６ ￣ｉ ｎ ０ ０３ ３ ．００叭．１ ０ ９ ９ ．ｓｌ ０—６ ０ １． ０ ０ ３ ｓ ２
Ａｐ ｌ ａｉ ｎ Ｏ ｐ ｉ ｓ ｅ ｔｕｍ ｃ ｎ ｑ ｅｉ ｌ ａ ｏ ｉ ｐ ｉ ｔｏ ｎ ｓ ｌ —ｐ ｃｒ ｃ ｔ ｔ ｈ ｉｕ ｕｔ ｓ ｎｃ ｅ ｎ ｒ
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摘要：超声衍射 时差（Ｏ Ｄ） Ｔ Ｆ 方法因具有普通超声检测和射线检测的优点而被广泛应用于中厚板的焊缝检测与缺 陷定 量 中。Ｔ Ｄ技术检测的是相对微弱、指 向性差的衍射波信号 ，被检测材料所产生的结构噪声也会降低检测信号的信 ＯＦ 噪 比，影响了 Ｔ Ｆ Ｏ Ｄ检测 的精度。将分离谱技术用于超声 Ｔ Ｆ Ｏ Ｄ检测信号的处理，采用线性平均、极值阈值、极值 阈值＋ 最小值 、最小值等四种恢复算法进行 比较 ，并在最小值算法的基础上引入最 小值选中次数加权算法恢复信号 。 结果表 明：与传统的滤波方法相 比，该方法能有效地提高了回波信号的信噪比，减小 了Ｔ Ｆ Ｏ Ｄ检测中的缺陷定量误差。 关键词：Ｔ Ｄ检测 ；信号处理 ；结构噪声；分离谱 ；定量精度 ＯＦ
回波容 易被杂波 所淹 没或者 波幅太低 难 以识 别 ，使
ｔｎ Ｔ Ｆ ） ｉ ， Ｏ Ｄ 测量 技术 是一种 可 以精确 定量 的检测 ｏ
技术 ，该 方法通 过测量缺 陷边缘 的衍射 超声波 信号
之 间传 播 的时 间差 ，对 缺 陷 的位 置 和 大 小进 行 测
量。该技术融合了超声波检测和射线检测的优点， 能够对 缺 陷准 确地 定性和 定量 。 在发 达 国家 ， Ｏ Ｄ Ｔ Ｆ 检测技术近年来 已被广泛应用于 中厚板对接焊缝
检测 技术 及仪器 。 通讯作 者：杨 书荣 ， ｉ ｙｒ１７＠ １３ ｏ Ｅｍａ ：ｓ ９ ７ ６ ． ｍ ｌ ｃ
信 号 的时间差 测量误 差增大 ，从 而使缺 陷定量 时的 误 差相应 增大 。因此 ，采用 有效 的信 号处理方法 来 抑 制噪 声信 号 ，提 高衍 射 回波信 号 的信噪 比对缺 陷定量 以及 Ｔ Ｆ Ｏ Ｄ成像 就显得 尤为重 要 。