Введение
1. Проблемы ультразвукового низкочастотного контроля крупногабаритных изделий из бетона. обзор методов и устройств ультразвукового эхо-контроля строительных конструкций из бетона 14
1.1. Проблема выделения УЗ эхо-сигнала из шумов и помех 14
1.2. Проблемы УЗ низкочастотного контроля изделий из бетона 18
1.3. Пути решения проблемы чувствительности УЗ НК. Выделение УЗ эхо-сигналов из белого шума 20
1.4. Пути решения проблемы чувствительности при УЗ контроле изделий с высоким уровнем структурного шума 23
1.4.1. Понятие о пространственно-временной обработке сигналов при УЗ контроле изделий из сложноструктурных материалов 23
1.4.2. Обобщенный алгоритм ПВОС при УЗ контроле 27
1.4.3. Алгоритм ПВОС при выделении сигнала на фоне белого шума... 29
1.4.4. Пространственно-временная обработка сигналов в случае стационарной помехи 29
1.4.5. Алгоритм ПВОС при УЗ толщинометрии 31
1.4.6. Алгоритм ПВОС «фокусировка в точку» 33
1.5. Применение фазированных антенных решеток при УЗ неразрушающем контроле 34
1.5.1. УЗ фазированные антенные решетки для медицинских исследований 35
1.5.2. УЗ приборы с фазированными антенными решетками для УЗ НК изделий из металла 37
1.5.3. УЗ приборы с фазированными антенными решетками для томографии крупногабаритных сложноструктурных изделий из бетона 39
1.5.4. Особенности работы УЗ ФАР, используемых для томографии крупногабаритных изделий из бетона. Метод синтезированной апертуры (САФТ) 41
1.5.5. Особенности УЗ преобразователей фазированных антенных решеток, используемых для томографии крупногабаритных изделий из бетона 43
1.5.6. Обработка сигналов при использовании УЗ НЧ ФАР в задаче контроля крупногабаритных сложноструктурных изделий из бетона... 45
1.6. Выводы по главе 1. Направление развития эхо-импульсной дефектоскопии бетона с использованием SAFT применительно к задаче контроля крупногабаритных сложноструктурных изделий из бетона 49
2. Выбор оптимальных алгоритмов обработки сигналов при ультразвуковой томографии конструкций из бетона 52
2.1. Определение частотной зависимости коэффициента затухания ультразвуковых сигналов в СК из бетона. Выбор оптимальной частоты УЗ зондирующих сигналов 52
2.2. Результаты контроля бетонного изделия толщиной 150 мм с наполнителем D ~ 3-5 мм на частоте 500 кГц 55
2.3. Использование нелинейных обработок УЗ сигналов для увеличения чувствительности томографии СК из бетона 58
2.3.1. Алгоритм «вычитание наводки» 58
2.3.2. Алгоритм «коррекция затухания» 59
2.4. Результаты контроля бетонного изделия толщиной 300 мм с наполнителем D ~ 3—5 мм на частоте 500 кГц 60
2.5. Контроль бетонного изделия толщиной 300 мм с наполнителем D ~ 3-5 мм на частоте 200 кГц с использованием ФАР с синтезированной апертурой 62
2.6. Контроль бетонного изделия трапециевидной формы толщиной 175 мм с крупным наполнителем D ~ 10-15 мм на частоте 200 кГц 64
2.6.1. Алгоритм «фильтрация нижних частот» 64
2.6.2. Алгоритм «оконная фильтрация» 67
2.6.3. Алгоритм «фазового перекоса» 67
2.7. Выводы по главе 2 69
3. Синтез алгоритмов формирования изображения отражающих плоскостей при ультразвуковой томографии изделий из бетона 71
3.1.Особенности применения метода «фокусировка в точку» при УЗ томографии изделий из сложноструктурных материалов 71
3.2. Применение алгоритма «фокусировка в точку» для построения изображения отражающей плоскости 76
3.3. Обнаружение отражающих плоскостей при ультразвуковой томографии изделий из бетона с помощью алгоритма «фокусировка на плоскость» 79
3.3.1. Синтез алгоритма «фокусировка на плоскость» 79
3.3.2. Обнаружение отражающих плоскостей при контроле изделий с мелкоструктурными неоднородностями 82
3.3.3. Обнаружение наклонных плоскостей с помощью алгоритма «фокусировка на плоскость» 84
3.3.4. Построение профилей отражающих поверхностей 84
3.3.5 Мультипликативный метод обработки изображений при линейном перемещении антенны 85
3.3.6. Мультипликативный метод обработки изображений при угловом перемещении антенны 86
3.3.7. Аддитивный метод обработки изображений при линейном перемещении антенны. Сравнение мультипликативного метода обработки томограмм с адаптивным методом 87
3.3.8. Сравнение по чувствительности алгоритма «фокусировка на плоскость» и алгоритма «фокусировка в точку» 89
3.4. Контроль изделий из бетона с неоднородностями большого размера 91
3.4.1.Результаты сравнительных испытаний низкочастотной и высокочастотной ФАР на бетонном изделии с мелкоструктурными отражателями 91
3.4.2.Результаты сравнительных испытаний низкочастотной и высокочастотной ФАР на бетонном изделии с крупноструктурными отражателями 93
3.5. Возникновение погрешностей определения расстояния до плоскости при использовании алгоритма «Фокусировка на плоскость».. 94
3.5.1 Влияние значения скорости УЗ на результат 95
3.5.2. Определение погрешности измерений при использовании высокочастотной ФАР. :... 97
3.5.3. Определение погрешности измерений при использовании низкочастотной ФАР 98
3.6. Выводы по главе 3 101
4. Разработка широкополосных мозаичных низкочастотных малоапертурных преобразователей для ультразвуковых фазированных антенных решеток с ограниченными габаритами 103
4.1. УЗ мозаичные широкополосные преобразователи 103
4.2. УЗ малоапертурные широкополосные мозаичные ПЭП для ФАР со средней частотой о~200кГц 105
4.3. УЗ малоапертурные широкополосные мозаичные поперечно возбуждаемые ПЭП для ФАР со средней частотой-90 кГц 108
4.4. УЗ малоапертурные широкополосные мозаичные ПЭП для ФАР со средней частотой—120 кГц 112
4.4. Выводы по главе 4 114
5. Программно-аппаратные средства ультразвукового измерительного комплекса 115
5.1. Принцип построения гибкого адаптивного многофункционального компьютерного комплекса 115
5.2. Устройство и программное обеспечение многофункционального адаптивного компьютерного комплекса 116
5.2.1. Режим «Дефектоскоп» 117
5.2.1.1. Выбор зондирующего сигнала 118
5.2.1.2. Возможности просмотра осциллограмм 119
5.2.1.3 Запуск измерительного цикла 121
5.2.1.4. Анализ и обработка принятых сигналов 122
5.2.2 Режим «Сканер» 124
5.2.2.1 Настройка параметров ФАР и коммутатора 124
5.2.2.2 Выбор зондирующего сигнала 125
5.2.2.3 Запуск измерительного цикла 125
5.2.3 Режим «Графер» 126
5.3 Использование комплекса для УЗ контроля бетонных изделий 128
5.3.1 Автоматический расчет скорости ультразвука и задержки сигнала
в акустическом тракте 128
5.3.1.1 Расчет скорости звука в изделии при известном значении задержки в акустическом тракте 129
5.3.1.2 Расчет скорости звука в изделии при неизвестном значении задержки в акустическом тракте 130
5.3.2 Накопление сигналов для вьщеления полезного сигнала из шумов. 131
5.3.3 Использование режима «Томограф» при УЗ контроле 134
5.3.3.1 Адаптация параметров сигнала к контролируемому изделию 135
5.3.3.2 Мультипликативная обработка томограмм 137
5.3.3.3 Аддитивная обработка томограмм 138
5.3.3.4 Вывод двумерных графиков при поиске отражающих плоскостей, параллельных плоскости измерения 140
5.3.3.5 Вывод профилей отражающих плоскостей контролируемого изделия 141
5.3.3.6 Вывод трехмерного изображения изделия, контролируемого изнутри технологического отверстия 142
5.4 Выводы по главе 5 143
Заключение 145
Литература 146
Приложения 153
