Визуализация сечения образца СО-1 в режиме цифровой фокусировки антенны (ЦФА) с применением сложных сигналов

Задача 

Для демонстрации возможностей визуализации дефектов в объектах с высоким коэффициентом поглощения в лаборатории по применению ООО "НПЦ "ЭХО+" проведена серия экспериментов с визуализацией отражателей в образце СО-1. 

На рисунке ниже показана фотография образца СО-1, выполненного из оргстекла. Стрелкой красного цвета показана линия, вдоль которой происходило сканирование антенной решёткой.

  

Аппаратура и объект исследования

Сканирование выполнялось с применением дефектоскопа АВГУР-АРТ и сканера с шаговым двигателем. Выполнялись измерения при 120 положениях с шагом порядка 2 мм.

Амплитуда зондирующего сигнала около 50 вольт. Излучающая электроника системы АВГУР-АРТ способна излучать сложные сигналы (фазоманипулированные и линейные частотно-модулированные).

После сканирования проводилась обработка методом цифровой фокусировки антенны со сканированием (ЦФА-Х).

Результат визуализации в режиме ЦФА

На рисунке ниже показано ЦФА-изображение, восстановленное по эхосигналам с компенсированным поглощением 0.02 1/мм. Контрастность изображения 0.1. Это обозначает то, что при превышении амплитуды пиксела 10% от максимума изображения, пиксел показывается красным цветом.

Видно, что фронтальная разрешающая способность практически не зависит от глубины и приближается к размеру пластины, то есть к 0.5 мм.

Результат визуализации в режиме ЦФА со сжатием сложных сигналов

Регистрация сложных эхосигналов с помощью системы АВГУР-АРТ происходила следующим образом. Было рассчитано двадцать наборов, в каждом из которых было 32 псевдоортоганальных сигнала, используемых в технологии CDMA . Измерение эхосигналов проходило в режиме FMC (двойного сканирования, ЦФА), но только каждому элементу был приписан свой кодовый сигнал (сложный сигнал). 

Цель применения сложных сигналов состоит в увеличении чувствительности, а также в существенном сокращении на порядок времени сбора данных за счет сокращения числа циклов излучения-приема фазированной решетой. 

На рисунунке ниже показано ЦФА-изображение, восстановленное по эхосигналам с компенсированным поглощением 0.02 1/мм, которые были «сжаты» с помощью согласованной фильтрации. Контрастность изображения по-прежнему 0.1. Блики самых близких к поверхности отверстий отсутствуют, так как эхосигналы рассматривались в диапазоне от 20 до 150 мкс. При длине кода 15 периодов длина зондирующего импульса равна 3.0 мкс, что приводит к увеличению размеров «мёртвой зоны». Блик верхней поверхности образца при однократном отражении от дна не просматривается, но стал различим блик отверстия на глубине 45 мм при однократном отражении от дна. По сравнению с изображением на Рис. 2 отношение сигнал шум возросло примерно на 10 дБ.

  
 
Дальнейшее повышение числа импульсов в сложных сигналах приводит к еще большему увеличению отношения сигнал/шум.
 

Вывод 

1. Показана эффективность визуализации внутреннего сечения при использовании обработки ЦФА-Х, при использовании дефектоскопа АВГУР-АРТ
2. Для выравнивания чувствительности по всему изображению целесообразно применять компенсацию поглощения