[请教] 方波,你到底是怎样的?

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查看22567 | 回复27 | 2012-4-10 21:37:06 | 显示全部楼层 |阅读模式
各位前辈,你们好!小弟初做探伤,属于骨灰级菜鸟。很多问题甚是疑惑。这不,前不久在奥林巴斯的一款超声波探伤仪器上发现一个“方波”的选项,初次听到这玩意,甚是好奇。回来百度,google搜索一番,了解了一些“方波”的特性:1 波形非正弦曲线,而是矩形的  2 适合检测衰减大的材料,杂波比较少。。。
一番折腾后,还是一头雾水。在铸件(直径2米左右)上做实验,效果好像还不错。特地前来咨询各位前辈:方波到底是什么波?为什么适合检测衰减大的材料?


因为我是卖这种仪器的,弄清楚点好给客户解答问题。还望各位前辈多多赐教,小弟先拜谢各位
我们都是在孤单中执著行走的孩子!
天府花生 | 2012-4-20 07:26:58 | 显示全部楼层
学习了,谢谢强总和丁工的解答
丁伟臣 | 2012-4-10 21:49:08 | 显示全部楼层
触发脉冲为方波,加强触发的能力,以增加穿透范围。
糟老头子 | 2012-4-10 23:57:35 | 显示全部楼层
丁伟臣 发表于 2012-4-10 21:49
触发脉冲为方波,加强触发的能力,以增加穿透范围。

丁工,您好。看了很多您的发言,就三个印象“博学,好学,乐于助人”   实在使我等后辈学习的榜样啊

您可否说的再详细一点:怎样触发得到方波的? 方波和普通的正弦波比为什么有高的穿透能力?
我们都是在孤单中执著行走的孩子!
丁伟臣 | 2012-4-11 08:31:34 | 显示全部楼层
具体内容见ASNT UT HANDBOOK。
强天鹏 | 2012-4-11 10:49:27 | 显示全部楼层
与尖脉冲相比,方波激发的超声信号频带更宽,脉冲更窄。用这样的信号进行检测,信噪比更高,分辨力也更高。

以下内容可能对你了解方波激发脉冲的特点有些用处——虽然是讨论TOFD技术的,但同样适用于脉冲反射法。该内容摘自强天鹏主编《衍射时差法(TOFD)超声检测》第三章:
3.1.4  电压脉冲特性
        超声波脉冲是电压脉冲施加在换能器上使之振动而产生的。虽然应用尖波脉冲也可产生超声波,但是矩形脉冲应用在TOFD系统中表现出更好的可控性和调谐性,因此现有的TOFD系统施加在探头上的电压脉冲都是单极性或双极性矩形脉冲。单极性矩形脉冲由一个正向阶跃脉冲和一个在一定延时后的负向阶跃脉冲的叠加构成;双极性矩形脉冲由两个反相的矩形脉冲叠加构成(图3.3)。正向阶跃脉冲(矩形波上升沿)或负向阶跃脉冲(矩形波下降沿)都能激发换能器振动产生声脉冲。这样一来,一个单极性矩形脉冲可使晶片发生两次振动,而一个双极性矩形脉冲可激发探头换能器振动三次。
      
图3.3  单极性和双极性矩形脉冲

图3.4  电脉冲触发超声脉冲

        电脉冲特性会影响超声脉冲的质量,因此对其有严格要求。TOFD系统使用的矩形电压脉冲的主要特性数据包括:脉冲宽度、脉冲上升时间和脉冲高度。
        1、脉冲宽度
        TOFD系统所使用的矩形脉冲的宽度应是可调的,通常约在25至500 ns。
        脉冲宽度的选择是非常重要的,它有助于优化超声脉冲信号的形状。矩形脉冲的第一个边使该晶体元件产生振动,矩形脉冲的第二个边同样使该晶体元件再次产生振动,但是超声脉冲的相位与第一个振动的相位是相反的,相差180度,如图3.4所示。
        这两个超声脉冲通常会重叠并彼此干涉。改变脉冲宽度可以使周期中不同部分加强或者减弱。如图3.5所示,如果想使两个超声脉冲组成一个单一频率的更强信号,则应将脉冲宽度设置成该频率周期的一半(5MHz时使用100 ns),通过叠加信号加强,获得一个振幅更大的信号,但是它余波变长。
        如果脉冲宽度设置为该超声波频率的一个周期(对于5MHz设置为200ns),则一个周期后,两个信号反相,叠加可获得一个很小振幅的信号,但余波振动也减少了。低周期数振动的脉冲称为短脉冲,对TOFD技术是有意义的,为了分辨小缺陷的上端点和下端点衍射信号,希望探头发出的超声信号是短脉冲。

图3.5  不同脉冲宽度对超声波形的影响

        在实际应用中,一个探头包含有一定范围的频率,最优的脉冲宽度应通过试验来获得。试验方法为:将底面反射波信号设置为大约60%FSH,从该探头中心频率的一个周期开始校准脉冲宽度。但有时因为探头频率范围较大,激励脉冲的宽度对波形的影响并不大。
        2、脉冲上升时间
        图3.6中所示的矩形脉冲是理想波形,其电压上升和下降时间均为0。理想的阶跃脉冲是不可能实现的,实际脉冲发生器所产生的矩形波电压并不能立即上升和下降,阶跃脉冲的电压由一个电平变化到另一个电平必定要占一定的时间,使电压上升有一定的
坡度,如图3.6所示。因此定义了上升时间和下降时间:

图3.6   矩形脉冲的非理想波形
        上升时间:从脉冲幅值的10%上升到90%所经历的时间,即图3.6中t1。
        下降时间:从脉冲幅值的90%下降到10%所经历的时间,即图3.6中t2。
        脉冲上升或下降时间影响超声脉冲波形和TOFD检测精度和分辨力,因此要求尽可能短。这一时间越短,阶跃脉冲的高频谐波越多。在线性响应模型中,探头上被激发出某频率的振动能量来自驱动电压在该频率的能量,驱动电压高频谐波越多,越能激发探头的高频振荡,使探头响应的相对带宽也越大,脉冲更窄。TOFD系统所使用的矩形脉冲,上升时间应小于等于50ns。
        3、脉冲高度
        脉冲高度就是矩形脉冲的电压振幅,电压越高,激励的超声脉冲能量就越大。TOFD系统使用的脉冲电压取决于探头的频率和晶片元件的类型。TOFD检测有时需要使用高频探头,高频探头的材料很薄,容易破碎,为避免损坏压电晶片,需要控制发射脉冲的电压不能太高,但同时又要兼顾检测的灵敏度。TOFD系统使用的脉冲电压一般从100V至400V。

点评

LZQ
学习了  发表于 2017-4-14 23:03
学习了  发表于 2017-3-22 22:47
糟老头子 | 2012-4-11 11:53:10 | 显示全部楼层
强天鹏 发表于 2012-4-11 10:49
与尖脉冲相比,方波激发的超声信号频带更宽,脉冲更窄。用这样的信号进行检测,信噪比更高,分辨力也更高。 ...

强老师,你好!请问您主编的这本书有没有电子版的? 有的话在哪里下载?因为您的回复中没有图片
我们都是在孤单中执著行走的孩子!
liuhonghui | 2012-4-12 09:43:04 | 显示全部楼层
本帖最后由 liuhonghui 于 2012-4-12 10:17 编辑

学习了
梁金昆 | 2012-4-13 10:23:17 | 显示全部楼层
本帖最后由 梁金昆 于 2012-4-13 10:25 编辑

强总在电脉冲激发晶片理论上做出了贡献,理论高度超过了我看过的所有资料!真正的糟老头子致敬!!
糟老头子 | 2012-4-13 17:40:22 | 显示全部楼层
我在学校学习的ut教材,强总是副主编   向您致敬!
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