一种对超声波连续检测系统中回波信号处理的新方法

　　在工程应用中需要知道各种刚性管材各部分的精确厚度。本文重点研究了利用放大及逻辑运算等电路处理超声波回波信号的新方法,得到稳定的壁厚脉冲;采用这种新方法还可以通过“计算机壁厚信号检测系统”直观地多图形地显示管材壁厚、超标报警,并能方便存储和检索数据。

　　1　喷淋水耦合多探头高能超声动态检测系统

　　采用水耦合测量方法组成的“多探头高能超声动态检测系统”不但能对平面板材也适合对曲面管材的壁厚进行连续测量和探伤。图1是多探头高能超声动态检测系统流程图,系统由数字脉冲发生器、数字分频电路、激励脉冲形成电路、回波信号放大电路、干扰切割电路、壁厚脉冲形成电路、脉宽线性放大电路、脉宽切割电路、缺陷信号提取电路组成。

　　如图1所示,数字脉冲发生器产生20MHz的脉冲,经过分频得到多路600Hz脉冲来激励超声波探头,超声探头发出的与管材表面垂直的超声信号经喷淋水柱耦合在刚性管材内外表面多次形成反射波和透射波,探头再将多次回波转换成电信号,形成回波脉冲。

　　回波信号较弱,为给后续电路提供足够强的信号,必须对其放大,再由干扰切割电路除去反射波中的衰减振荡,经壁厚脉冲形成电路对信号进行提取分割,就可以获得稳定的壁厚脉冲。由于壁厚脉冲一般都比较窄,为减小测量误差,用线性恒流源对其线性展宽。脉宽切割电路为后续处理提供脉宽计数值,由计数器得到被切割脉冲个数后即可输入“计算机壁厚检测系统”,微机计算出各点的实际厚度,用多图形壁厚曲线把壁厚值、超标报警等显示出来并将数据存储以备查询。

　　2　超声波探头回波信号的处理方法

　　超声波探头回波信号的处理在“喷淋水耦合多探头高能超声动态检测系统[1]”中占有重要的地位。由于此系统是由多个探头对管材进行快速连续的测试,从而形成多路连续的回波信号,如何合理地处理回波信号获得各点精确的壁厚,是系统设计的关键,决定着系统的测试效果。下面探讨回波信号的获得及处理方法。

　　2·1　回波信号的激励与获得

　　超声波探头激励脉冲产生与回波接收电路如图2所示。

     T1、T2为雪崩三极管。600Hz脉冲低电平时, T1、T2处于截至状态, 320V电源通过R1、R3对C1充电至+320V,通过R2, R4对C2充电至+320V;当持续时间TW=1ns的600Hz脉冲高电平时, T1、T2迅速由截止状态进入饱和状态, C点电位由+320V被箝至近似于0,因电容C1两端的电压不能发生跳变,D点电位也随C点下跳320V,即VD=-320V, D点跳变使T2管也随着被箝位到320V。A点电位由触发前的+320V下跳至-320V,同样B点电位下跳至-640V,被用来激励超声波探头。