Оптимизация шага перемещения датчика при ультразвуковой толщинометрии объектов из материалов с неоднородной структурой

Аннотация

Исследовано влияние шага перемещения датчика на величину отношения сигнал/структурный шум при измерении толщины объектов из неоднородных материалов ультразвуковым эхо-методом. Датчик содержит один излучающий и один приемный преобразователи; каждый преобразователь имеет круглую апертуру диаметром несколько длин волн. Предполагалось, что размеры области зондирования объекта фиксированные; датчик перемещается в пределах этой области с определенным шагом. Анализ проводился как теоретически, так и экспериментально. В результате теоретического анализа было установлено, что существует оптимальный шаг перемещения датчика, равный половине диаметра апертуры преобразователя. При шаге перемещения датчика больше оптимального отношение сигнал/структурный шум пропорционально квадратному корню из числа зондирований; при шаге перемещения меньше оптимального отношение сигнал/структурный шум остается постоянным, несмотря на увеличение числа зондирований. Эксперимент проводился с чугунным образцом толщиной 100 мм. Датчик состоял из двух преобразователей с диаметром апертуры 20 мм. В качестве зондирующего сигнала использовался короткий радиоимпульс — один период синусоиды. Частота зондирующего сигнала — 1,8 МГц. Датчик перемещали по поверхности изделия с различным шагом; из каждого положения зондировали объект; принятые сигналы сохранялись в памяти компьютера и затем обрабатывались. Результаты эксперимента полностью совпали с теоретическими показателями. Оптимальный шаг перемещения датчика оказался равным половине диаметра апертуры преобразователя. На основании полученных результатов составлены практические рекомендации о выборе шага перемещения датчика при измерении толщины изделий из материалов с неоднородной структурой.