Кепстральный анализ ультразвуковых эхо-сигналов, измеренных антенной решеткой, с целью получения изображения отражателей со сверхразрешением
Метод цифровой фокусировки апертуры (ЦФА) широко используется для получения изображения отражателей при проведении УЗК. Достоверность контроля определяется качеством ЦФА-изображения — разрешающей способностью и отношением сигнал/шум. Для достижения сверхразрешения эхосигналов, что приведет к лучевому сверхразрешению ЦФА-изображения отражателей, используются различные методы: метод максимальной энтропии, деконволюция Бернулли—Гаусса, деконволюция Люси—Ричардсона, методы распознавания со сжатием (CS), методы построения авторегрессивных моделей сигналов и т.д. Для применения этих методов нужно знать импульсный отклик системы ультразвукового контроля. Его можно измерить, но можно воспользоваться методами «слепой» деконволюции, которые применяются при обработке изображений и сигналов. Например, метод устранения смаза камеры при ее случайном смещении, максимальная коррелированная деконволюция куртозиса (MCKD), кепстральный анализ и т.д. В статье рассмотрен метод кепстрального анализа с целью получения сверхразрешения или для получения информации об импульсном отклике системы, который позволит построить AR-модель спектра для получения лучевого сверхразрешения ЦФА-изображения. Работоспособность предложенного метода подтверждена модельными экспериментами.
Читать дальше >> (файл PDF 1 Мб)
Определение импульсного отклика дефектоскопа для достижения сверхразрешения изображения отражателей по эхо-сигналам, измеренным антенной решеткой
При проведении ультразвукового контроля (УЗК) для восстановления изображения отражателей все чаще применяют метод цифровой фокусировки апертуры (ЦФА). Достоверность контроля определяется качеством ЦФА-изображения — отношением сигнал/шум, возможностью восстановить изображение всей границы отражателя и разрешающей способностью. Для достижения сверхразрешения эхосигналов используются различные способы: метод максимальной энтропии, методы построения авторегрессионых моделей сигналов, метод распознавания со сжатием (CS) и т.д. Для использования этих методов важно знать импульсный отклик системы УЗК, который можно измерить или получить с помощью методов «слепой» деконволюции, применяемых при обработке изображений и сигналов. В статье рассматривается метод минимальной энтропийной деконволюции (Minimum Entropy Deconvolution, MED) для оценки импульсного отклика ультразвукового дефектоскопа и достижения эффекта сверхразрешения изображений, где знание передаточной функции системы критично. Эффективность предложенного метода подтверждают результаты модельных экспериментов.
Читать дальше >> (файл PDF 1,9 Мб)
Цифровая фокусировка апертуры в толстостенных трубах малого диаметра
При проведении ультразвукового контроля труб различного диаметра с использованием антенных решеток и матриц широко используются две технологии восстановления изображения отражателей: технология фокусибровки антенной решеткой (ФАР) и технология цифровой фокусировки апертуры (ЦФА). Если диаметр трубы больше сотни длин волн, при восстановлении изображения отражателей можно воспользоваться методом ЦФА с учетом нескольких отражений от границ, полагая, что объект контроля плоский. Ошибки при формировании ЦФА-изображения отражателей в этом случае будут незначительные. Но если диаметр трубы несколько десятков длин волн, а толщина стенки составляет порядка половины диаметра трубы, то в этом случае для получения качественного ЦФА-изображения отражателей нужно обязательно учитывать геометрию объекта контроля. В статье рассмотрены особенности формирования изображения при регистрации эхосигналов антенной решеткой или матрицей при сканировании как по внешней, так и по внутренней поверхности объекта контроля. В численном и модельном экспериментах показано, что для получения высококачественного ЦФА-изображения отражателей при сканировании по внешней поверхности толстостенной трубы малого диаметра можно использовать как антенную решетку, так антенную матрицу. Это связано с наличиями эффекта физической фокусировки ультразвукового поля. Но при сканировании по внутренней поверхности толстостенной трубы малого диаметра из-за эффекта расфокусировки для восстановления изображения отражателей регистрировать эхосигналы надо антенной матрицей.
Читать дальше >> (файл PDF 1,1 Мб)