相控阵检测中动态范围的概念

热度 13已有 1044 次阅读2012-3-14 21:40 | 信号, 相控阵, 超声检测仪, 动态

教材对“动态范围”的定义是在增益不变的情况下,超声检测仪可运用的一段信号幅度范围,在此范围内信号不过载或畸变,也不至于过小而难以观测。动态范围通常用满足上述条件的最大输入信号与最小输入信号之比的分贝值表示。

我想上述概念应该是针对模拟机做的定义,模拟机中有增益旋钮和衰减旋钮,仪器调节完成后,增益确定,一般增益旋钮是不动的,当发现缺陷后如果波幅过高或过低,可通过调节衰减旋钮进行波幅及当量的读取。然而现今的数字增益型超声仪器没有衰减器的概念,一般只有基础增益和补偿增益,如果有超过100%FSH的缺陷,可调节基础增益以读取波幅及当量值,因此数字机没有“增益不变”的概念。

而相控阵仪器做扇扫描时,在检测前需要进行角度增益补偿以及TCG校准,其目的是使工件中不同深度同当量的缺陷回波幅度一致。然而其过程是将设置的扇扫角度范围内的每一个角度进行不同数值的补偿(或正或负),可见,虽然检测时仪器上显示一个增益值,而实上仪器施加到每个角度上的增益是不一样的。因此,相控阵检测时的不同角度有不同的动态范围,且应为扫查时某一特定增益下的结果。例如下图,TCG校准后,不同角度的背景颜色深浅不一,说明噪声水平不一致,则动态范围不同。

常规超声检测中,遇到缺陷可以随时调节增益(或衰减),以精确读取缺陷的波幅。而相控阵与其不同,他是在检测前确定好扫查灵敏度后,扫查过程中不能随时调节增益值。因此,其一,为确保每个角度有足够的动态范围;其二,为不致使扫查结果数据中产生大量的缺陷回波溢出或过低。扫查前应对扫查灵敏度进行严格规定,可回归模拟机的操作方式进行调节。

对于课本中“动态范围”的测试方法,本人还有些疑问,待有时间,下次讨论。


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发表评论 评论 (5 个评论)

回复 liuhonghui 2012-3-15 17:09
看后理清概念受益匪浅,想问一下,相控阵有没有规定,动态范围大于26dB或32dB的设备要求,有没有全波消失的概念?如果有?是否也有做分段曲线的类似要求?如果没有类似分段曲线的要求,缺陷定量的精度如何保证?
回复 孙忠波 2012-3-15 22:55
国外已有多个专门的相控阵标准如ASTM 2700 ,ASTM 2491,ISO 13558。也有多个超声标准引入了相控阵检测如AWS,API,ASME,CGSB等。其中ASTM 2491为相控阵仪器性能测试标准,但为提出动态范围的测试,其余标准大部分都是相控阵方法性描述,并未对检测工艺进行详细规定,也就没有检测灵敏度的要求(部分标准将相控阵作为自动超声方法对待,并未考虑到他的特殊性),同样也并未对动态范围进行描述。
回复 liuhonghui 2012-3-16 17:46
补偿增益何时应用呢?是基础增益不能满足灵敏度余量的时候用吗?或灵敏度余量太大,波峰仍冲顶时用吗?
回复 孙忠波 2012-3-17 20:56
不太明白您说的补偿增益是什么意思。如果是说相控阵经试块调节灵敏度后,对扫查过程进行的补偿增益那么一般就是耦合补偿。如果您说的是角度增益补偿,那么在检测前,仪器调节时就要做的工作,这是将同声称处相同反射体回波高度归一化的一个过程,仪器内部会自动记录每个角度需要补偿的增益值。
回复 李济科 2012-5-30 18:25
谢谢,分享了!

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