可实现单音频信号频率可调功能的信号源设计方案

可实现单音频信号频率可调功能的信号源设计方案

在应用于管道缺陷检测的众多无损检测技术当中，超声导波检测技术与常规无损检测方法相比，具有检测距离长，检测速度快等突出优点。超声导波在管道中传播时存在多模态与频散特性，若超声导波所用的激励源仍采用常规超声检测时宽带激励的方法，则在管道中所激发出的超声导波，将会发生频散，即不同频率的超声导波其群速度也不一样，这样会使管道中接收到的超声导波回波信号的幅值微弱，不利于缺陷检测的分析与处理，频散严重时可能无法得到缺陷回波信号。通过分析频散曲线可知，在某一频率范围内，某一模态的导波几乎不发生频散，纵向轴对称导波模态L(O，2)就是其中的一种，L(0，2)模

态在一定的频率范围(40～500 kHz)内其传播速度几乎保持不变，且传播速度最

快。若采用相应频段内的窄带脉冲作为激励信号，则可激励出L(O，2)模态占

主导的超声导波，这样可最大限度地避免超声导波的频散现象带来的不利影响。利用高速单片机，数模转换器等设计了专门用于激励超声导波的窄带激励信号源，该信号源可实现汉宁(Hanning)窗的宽度可调，单音频信号频率可调的功能，提供了一种用于激励超声导波的激励信号源的设计方法。

1 系统总体结构

在进行超声导波管道检测时，一般选用汉宁窗调制单音频的窄带信号脉冲作

为激励信号源，即选的激励函数为

其中，f 为单音频信号频率，n 为汉宁窗调制的单音频的周期数。

根据超声导波在管道中的传播特性，对于不同材料及尺寸的管道，所需的超

声导波窄带激励信号的频率及周期数不尽相同。利用高速单片机与数模转换器构成信号发生器，实现汉宁窗调制下的单音频信号的频率可调及汉宁窗宽度可调的功能，由数模转换器输出的信号经过差动放大、低通滤波等处理后，可产