本发明专利技术涉及超声无损检测中一种提取超声回波信息的方法及系统。系统主要由超声脉冲发射器、超声压电换能器、射频脉冲接收放大器，Ａ／Ｄ转换器依次连接后再通过接口与微机相连接组成。将由射频脉冲接收放大器获取的信号经数字化送到微机内存而得到数字回波信号ｆ（Ｉ），将ｆ（Ｉ）ＦＦＴ变换得到频谱函数ｆ（Ｉ），将ｆ（Ｉ）修正为Ｆ↑［Ａ］（Ｉ），再将Ｆ↑［Ａ］（Ｉ）进行ＩＦＦＴ变换，得ｆ（Ｉ）的解析函数Ｆ↑［Ａ］（Ｉ），Ｆ↑［Ａ］（Ｉ）的振幅和相位即ｆ（Ｉ）的振幅Ａ（Ｉ）和相位φ（Ｉ），从而使超声检测由定性分析向定量分析发展。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】表1 </tables>(表1的抗压强度，以及抗弯强度表示表面铺洒剂铺洒后的强度)如图表1所示，本专利技术的实施例保持良好的强度以及透水性，另外压实混凝土层与排水性混凝土层之间的粘接很牢固，具有良好的耐久性。这样，就本专利技术来说，在压实混凝土铺设之后，由于无需延长用于压实的施工期间，这样可获得缩短工期、节约施工费用的效果。本专利技术涉及这样的铺筑施工方法，即不仅抗压强度和抗弯强度可大从而组成实现本专利技术目的的系统。二、方法由附图说明图1、图2可知(1)求数字回波信号f(I)由射频脉冲接收放大器3获取的一列射频回波信号，经50MHz A/D转换器4进行模数转换，将其数字化送到微机6内存而使工作开始7，并用移动平均法进行高频滤波求f(I)8，即得到相应的一列离散的数字回波信号f(I)。其中，I＝1、2、3……N，N为总的取样点数。(2)求f(I)的频谱函数 将f(I)进行FFT变换，得到它的频谱函数 。假设f(I)在时域的采样点为256个点，每个采样点对应的时间间隔为0.02μs，经FFT变换后，频域得到的256个点，每个点对应的频率间隔为1/N×0.02.MHz，即0.1953MHz。在这256个点中，从左端开始，起点为0，有128个点是回波波形的正频率谱部分，第128点对应于频率轴上的25MHz处的f(I)的大小。在第256点处，以第256点作为0起点向左边也有128点对应于回波波形的负频率谱部分，正、负频谱分量在频率轴上以其中点相对称的。值得注意的是 是复数，它的功率谱分布应是各频率分量实部的平方与虚部的平方之和。(3)求f(I)的解析函数FA(I)根据希尔伯特变换的特性，修正频谱函数 为 ，目的是要寻找f(I)的解析函数FA(I)，使FA(I)的实部为数字回波信号f(I)，虚部为f(I)的希尔伯特变换函数F(I)。实际上，本办法并没有真正通过希尔伯特变换的办法求出f(I)对应的希尔伯特变换函数F(I)，而是通过F(I)的FFT变换函数 与f(I)的关系求得 ，再通过IFFT变换得FA(I)。具体步骤如下①、检查I所对应的频率是否大于0，若I共有256个点，则从0到128个点的I所对应的频率均大于0，使各点的 为 的2倍变成2f(I)12，而对I从129点到256时，所对应的频率均小于0，使各点的FA(I)都变为011，即所得到的从0-256点的修正后的新的频谱函数为 。②、将FA(I)进行IFFT变换，就可得到对应于f(I)的解析函数FA(I)13。(4)、求f(I)的振幅A(I)、相位(I)、相位变化率I(I)。数学和实际已证明，由上述步骤得到的解析函数FA(I)的振幅A(I)和相位(I)就是数字回波信号f(I)的振幅和相位，那么提取FA(I)的振幅的相位，就是提取f(I)的振幅和相位。A(I)可由FA(I)的实部f(I)平方与虚部F(I)平方之和再开方的数值得到，编出对应的软件程序就可得到所接收的超声回波信号的检波振幅包络A(I)14。A(I)没有硬件检波产生的波形失真。(I)可由FA(I)的虚部F(I)除以实部f(I)的反正切得到，即(I)＝argtg。I(I)由(I)对时间的微分值得到。编出对应的软件计算程序就可得到所接收的相位(I)及相位变化率I(I)15。下面就结合实例的检测分析波形图(图3)作进一步说明超声压电换能器2实际检测到的超声回波信号经过射频脉冲接收放大器3送到采样频率为50MHz高速A/D转换器4及其接口送到微机6内存，通过软件程序进行数字滤波得到数字回波信号f(I)17，本例I由1到256之间变化，相邻的之间对应的时间为0.02μs。将f(I)进行FFT变换，得到频谱函数 (复数)，它的实部平方加上虚部平方之和就是它的功率谱函数18，可见功率谱函数是以其中点呈左右对称的，左半部对应于正频谱部分，右半部对应于负频谱部分，由于是用50MHz速率A/D转换器采样，所以中点的频率对应25MHz。将 频谱函数作修正处理，使当I为0点到128点时，其对应的频谱为 ；当I为129到256点时其对应的频谱为0，从而得到新的频谱函数 ，再将 进行IFFT变换，得到复数函数FA(I)，即f(I)的解析函数。其实部波形19和f(I)17几乎完全一样，其虚部波形20是f(I)的希尔伯特变换函数F(I)，由此可见，本办法并没有进行希尔伯特变换处理，仅仅进行正反各一次富氏变换，就能巧妙地求出f(I)的希尔伯特变换函数F(I)。由于上面证明了FA(I)的振幅包络A(I)和相位(I)就是f(I)的振幅包络A(I)和相位(I)，所以f(I)的振幅和相位信息可由FA(I)的数据求得f(I)的相位(I)波形为21，(I)＝argtgf(I)的相位(I)的变化率I(I)为 f(I)的振幅包络A(I)的波形为23，A(I)=f(I)2+F(I)2]]>根据上述例子，编出相应的软件程序，就可以得到图3的21、22、23的波形分布。本专利技术有以下优点1、本专利技术根据希尔伯特变换的特性，但又没有直接进行希尔伯特变换，只是将接收到的回波信号进行一次富氏变换得其所需频谱信息后，再按希尔伯特变换的特性对频谱加以修正，再对修正后频谱进行一次反富氏变换，便能巧妙地一举数得地得到所需回波信号的没有波形失真的检波振幅和相位及相位变化率的分布信息，使人们在检测或评定被测材料的特性时，能够掌握更多的有用信息，从而提高超声检测的准确性和可靠性。2、本专利技术不仅适用于工业超声无损检测，还适用于医疗超声、超声CT、脉冲超声全息等方面。超声回波波形频谱振幅相位三种信息的同时测量，互相配合，可以促使无损检测由定性向定量发展。权利要求1.一种提取超声回波信号的频谱振幅相位信息的方法及系统，其特征在于实现其目的系统是由超声脉冲发射器(1)、超声压电换能器(2)、射频脉冲接收放大器(3)、A/D转换器(4)依次连按后再通过接口与486/586微机(6)相连接组成，时钟(5)分别和超声脉冲发射器(1)、A/D转换器(4)相连接。2.一种提取超声回波信号的频谱振幅相位信息的方法及系统，其特征在于实现其目的方法为(1)检测由射频脉冲接收放大器(3)获取的一列射频回波信号，经A/D转换器(4)进行模数转换，将其数字化送到微机(6)内存而得到相应的一列离散数字回波信号f(I)；(2)将数字回波信号f(I)进行FFT变换，得到它的频谱函数(I)(复数)，再将其实部平方加上虚部平方为数字回波信号f(I)的功率谱分布函数，功率谱分布函数以座标轴中点为对称点，左右对称，左边对应于频率大于0时的频谱分布，右边对应于频率小于0时的频谱分布；(3)将频谱函数，根据希尔伯特变换的特性进行修正处理，即当I对应的频率大于0时，的数值，包括实部和虚部都增加一倍，变成，在频率小于0时，f(I)全为0，从而得到新的修正后的频谱函数(4)将进行IFFT变换，得解析函数FA(I)，FA(I)的实部即f(I)，FA(I)的虚部即f(I)的希尔伯特变换函数F(I)，FA(I)的振幅和相位即f(I)的振幅A(I)和相位(I)。全文摘要本专利技术涉及超声无损检测中一种提取超声回波信息的方法及系统。系统主要由超声脉冲发射器、超声压电换能器、射频脉冲接收放大器,A/D本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种提取超声回波信号的频谱振幅相位信息的方法及系统，其特征在于实现其目的系统是由超声脉冲发射器（１）、超声压电换能器（２）、射频脉冲接收放大器（３）、Ａ／Ｄ转换器（４）依次连接后再通过接口与４８６／５８６微机（６）相连接组成，时钟（５）分别和超声脉冲发射器（１）、Ａ／Ｄ转换器（４）相连接。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：李珑，
申请(专利权)人：中国科学院武汉物理与数学研究所，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]
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