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標(biāo)題: 為什么“頻率越高，脈沖寬度越小，分辨力也越高” ？ [打印本頁(yè)]
          

          
作者: 李濟(jì)科    時(shí)間: 2013-3-16 11:06
          
標(biāo)題: 為什么“頻率越高，脈沖寬度越小，分辨力也越高” ？
              《超聲檢測(cè)》教材第171頁(yè)“2 探頭頻率的選擇” 中有下列敘述:“頻率越高，脈沖寬度越小，分辨力也越高，……”請(qǐng)解釋一下，為什么？
          
作者: 幻想一席微涼    時(shí)間: 2013-3-16 12:29
          
 本帖最后由 幻想一席微涼 于 2013-3-16 23:12 編輯 
          

          
脈沖寬度大小與發(fā)射電脈沖寬度、缺陷特性、及發(fā)射功率有關(guān)，頻率越高發(fā)射電脈沖寬度越窄所以脈沖寬度小
          
這里的分辨力高和波長(zhǎng)有關(guān)波長(zhǎng)變短分辨力變高，但這里的分辨力應(yīng)是聲波傳播方向上的分辨力。
          
作者: 劉恩凱    時(shí)間: 2013-3-16 19:08
          
李老我個(gè)人看法是這樣，當(dāng)然您考慮的肯定是更深層次的內(nèi)容。首先，強(qiáng)調(diào)的是分辨力，而不是靈敏度或分辨率。即分辨兩個(gè)相鄰缺陷的能力。就想ASME標(biāo)準(zhǔn)中，探頭應(yīng)能分辨處試塊上不同反射體的反射波。頻率高，聲束的半擴(kuò)散角也就小。相同聲程情況，頻率高的聲束寬度小于頻率低的探頭聲束寬度。聲束寬度越窄，自然能分辨出相鄰缺陷的能力越強(qiáng)，個(gè)人淺見(jiàn)！
          
作者: 糟老頭子    時(shí)間: 2013-3-16 20:08
          
我也支持樓上的看法，但“頻率越高，脈沖寬度越小”不能理解
          
作者: 李濟(jì)科    時(shí)間: 2013-3-17 07:48
          
 本帖最后由 李濟(jì)科 于 2013-3-17 07:50 編輯 
          

          
謝謝朋友們參加討論!這里有兩個(gè)問(wèn)題:1.為什么頻率越高，脈沖寬度越小？2.為什么頻率越高,(縱向和橫向)分辨力越高？縱向分辨力，似乎與脈沖寬度有關(guān)，橫向分辨力似乎與聲束寬度有關(guān)。我認(rèn)為:這兩個(gè)問(wèn)題，還是有意思的。
          
作者: 一彎馨月    時(shí)間: 2013-3-17 08:56
          
{:soso_e160:}
          
作者: 青島檢測(cè)    時(shí)間: 2013-3-17 14:06
          
{:soso_e163:}
          
作者: 丁偉臣    時(shí)間: 2013-3-17 19:06
          
為什么頻率越高，脈沖寬度越小？
          
脈沖寬度的描述有：-20分貝周期數(shù)、-20分貝脈沖持續(xù)時(shí)間、-20分貝波峰數(shù)等
          
如果周期數(shù)相同，頻率越高，-20分貝的脈沖持續(xù)時(shí)間越短，從而在聲束軸線上可分辨的時(shí)間越短，其對(duì)應(yīng)的分辨力越高。
          
為什么頻率越高,(縱向和橫向)分辨力越高？
          
縱向分辨率由于相同周期數(shù)，從而使得脈沖持續(xù)時(shí)間變短，從而提高分辨力。橫向分辨力與聲束直徑有關(guān)，一定聲程、一定的晶片尺寸，頻率越高，聲束直徑越小，從而提高橫向分辨力。
          
作者: luolang1314    時(shí)間: 2013-3-17 21:32
          

          糟老頭子 發(fā)表于 2013-3-16 20:08 
          
我也支持樓上的看法，但“頻率越高，脈沖寬度越小”不能理解

          
“脈沖寬度是非常重要的，它有助于優(yōu)化接受信號(hào)的形狀。改變脈沖寬度可以導(dǎo)致不同周期部分減弱或加強(qiáng)。如果想使兩個(gè)超聲脈沖組成單一頻率的信號(hào)，則應(yīng)將脈沖寬度設(shè)置為所用探頭頻率周期的一半（例：5 MHz時(shí)使用100 ns）；為了使信號(hào)持續(xù)最低周期數(shù)，應(yīng)將脈沖寬度設(shè)置為所用探頭頻率的一個(gè)周期（例：5 MHz時(shí)使用200 ns）。其中探頭頻率必須是探頭實(shí)際頻率，而不是探頭的標(biāo)稱頻率。在實(shí)際工作中必須通過(guò)試驗(yàn)來(lái)獲得最優(yōu)脈沖寬度。”
          
作者: luolang1314    時(shí)間: 2013-3-17 21:36
          
所以對(duì)于TOFD檢測(cè)，脈沖寬度有著不一般的意義。而普通超聲檢測(cè)，脈沖寬度也有很大影響，一般不引人注意。
          
作者: 糟老頭子    時(shí)間: 2013-3-17 22:42
          
 本帖最后由 糟老頭子 于 2013-3-17 23:46 編輯 
          

          丁偉臣 發(fā)表于 2013-3-17 19:06 
          
為什么頻率越高，脈沖寬度越小？
          
脈沖寬度的描述有：-20分貝周期數(shù)、-20分貝脈沖持續(xù)時(shí)間、-20分貝波峰數(shù)等 ...

          


          
有道理，謝謝丁工。所以超聲波測(cè)厚中在檢測(cè)非常薄的工件要采用極高的頻率。
          
我來(lái)加個(gè)flash，說(shuō)明聲束擴(kuò)散角隨頻率的變化http://www.ndt-ed.org/EducationResources/CommunityCollege/Ultrasonics/Graphics/Flash/UTPlan75a.swf
          
作者: 糟老頭子    時(shí)間: 2013-3-17 22:43
          
 本帖最后由 糟老頭子 于 2013-3-17 22:44 編輯 
          

          
咱們論壇是不是加不了flash？
          

          
作者: 糟老頭子    時(shí)間: 2013-3-18 00:09
          

          luolang1314 發(fā)表于 2013-3-17 21:32 
          
“脈沖寬度是非常重要的，它有助于優(yōu)化接受信號(hào)的形狀。改變脈沖寬度可以導(dǎo)致不同周期部分減弱或加強(qiáng)。如 ...

          
不好意思，我不很明白您的意思？可否說(shuō)的在直白點(diǎn)？
          
作者: luolang1314    時(shí)間: 2013-3-18 07:26
          
涉及到信號(hào)處理的相關(guān)知識(shí)。簡(jiǎn)單點(diǎn)來(lái)說(shuō)，就是你在射頻模式下，某一頻率探頭得到的信號(hào)波形，與脈沖寬度有關(guān)。對(duì)于TOFD直通波來(lái)說(shuō)，以一個(gè)半周期的波形為最佳。對(duì)于未檢波的脈沖信號(hào)，有文獻(xiàn)指出以出現(xiàn)五個(gè)正半周為佳。一般探頭及儀器組合得到的信號(hào)，并不是單一頻率的信號(hào)，存在混頻信號(hào)。上面引文當(dāng)中，合適的脈沖寬度使得接收的波形優(yōu)化，盡可能得到頻率相近的信號(hào)，此時(shí)波形周期數(shù)最少；另外一個(gè)就是使得接收的信號(hào)某一正半周幅值最大。
          
作者: luolang1314    時(shí)間: 2013-3-18 08:11
          
所以一旦某一頻率的探頭被選定后，它能檢測(cè)到的理論最小缺陷尺寸也就確定下來(lái)（一般為半波長(zhǎng)）；但是理論最小缺陷尺寸一般需要和檢測(cè)儀器配合才能得到。而脈沖寬度就是檢測(cè)儀器的一個(gè)重要的指標(biāo)。這也就回答了孫忠波先生的疑問(wèn)：波長(zhǎng)越短分辨力越高？，http://www.jinlidl.com/forum.php?mod=viewthread&tid=20567
          
以前脈沖反射法都是針對(duì)已經(jīng)檢波，合成過(guò)后的信號(hào)，不涉及到射頻信號(hào)，所以脈沖寬度這一重要信息被掩蓋了。
          
提高超聲分辨力的主流方向不是單獨(dú)提高探頭頻率，而是超聲檢測(cè)系統(tǒng)的ft乘積，也就是回波信號(hào)的周期數(shù)或者回波響應(yīng)時(shí)間（Tn）；頻率不能無(wú)限提高，而脈沖寬度的提高，也就是檢測(cè)儀器硬件的升級(jí)顯得實(shí)際可行。
          
作者: luolang1314    時(shí)間: 2013-3-18 08:16
          
另外，脈沖寬度對(duì)信號(hào)幅值的提升影響不是太大，這也就是已經(jīng)檢波過(guò)后的信號(hào)對(duì)這一參數(shù)屏蔽掉的原因吧！
          
脈沖寬度既影響信號(hào)周期數(shù)（信號(hào)區(qū)分相鄰缺陷的最小時(shí)間或聲程上的分辨力），同時(shí)影響信號(hào)的幅值。也就是對(duì)缺陷定位和定量都有一定的影響。對(duì)定位的影響大于對(duì)定量的影響。不知道我說(shuō)清楚了沒(méi)有？
          
作者: 一彎馨月    時(shí)間: 2013-3-18 08:47
          
哦，學(xué)習(xí)了，謝謝！{:soso_e160:}
          
作者: 朱從斌    時(shí)間: 2013-3-18 09:08
          
{:soso_e163:}
          
作者: 飛馬踏燕    時(shí)間: 2013-3-18 12:42
          
所以對(duì)于TOFD檢測(cè)，脈沖寬度有著不一般的意義。而普通超聲檢測(cè)，脈沖寬度也有很大影響，一般不引人注意。學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)
          
作者: 劉恩凱    時(shí)間: 2013-3-18 13:33
          
另一種解釋：?jiǎn)栴}1；在超聲頻譜分析中，提到了頻帶寬度的概念，頻帶寬度為峰值兩側(cè)幅度下降為峰值的一半時(shí)的兩點(diǎn)頻率之間的頻率范圍。稱為帶寬或-6dB帶寬。頻率越高，脈沖時(shí)間就越短，則頻帶越寬，導(dǎo)致發(fā)射的脈沖寬度越窄。
          
問(wèn)題2：脈沖寬度越窄，峰數(shù)就越少，這樣阻尼效果好，此時(shí)影響縱向分辨力。頻率高，半擴(kuò)散角小，這樣聲束直徑小，在探頭進(jìn)行掃查時(shí)，對(duì)于橫向分辨力較好。
          
作者: 胡宏宇    時(shí)間: 2013-3-18 13:47
          
學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)中，謝謝前輩。
          
作者: 李濟(jì)科    時(shí)間: 2013-3-19 07:11
          
 本帖最后由 李濟(jì)科 于 2013-3-19 07:15 編輯 
          

          
謝謝朋友們參與討論！總起來(lái)說(shuō)，對(duì)兩個(gè)問(wèn)題的解釋，我贊同丁偉臣先生的回復(fù)。對(duì)頻率越高，橫向分辨力越高的解釋，認(rèn)為劉恩凱先生的回復(fù)，更為詳細(xì)。謝謝大家！希望有朋友根據(jù)這個(gè)題目，寫(xiě)個(gè)小論文。
          
作者: 瑛昱瓔珞    時(shí)間: 2013-3-19 13:55
          
{:soso_e179:}{:soso_e163:}
          
作者: 糟老頭子    時(shí)間: 2013-3-19 18:41
          

          luolang1314 發(fā)表于 2013-3-17 21:32 
          
“脈沖寬度是非常重要的，它有助于優(yōu)化接受信號(hào)的形狀。改變脈沖寬度可以導(dǎo)致不同周期部分減弱或加強(qiáng)。如 ...

          
我在奧林巴斯的omniscan mx2上用常規(guī)ut模式發(fā)現(xiàn)脈沖寬度（pw）確實(shí)如您所說(shuō)的那個(gè)公式“2ft=1000”那樣設(shè)置的，只是不知道那樣設(shè)置的原因？
          

          
作者: luolang1314    時(shí)間: 2013-3-19 20:29
          
上面引文當(dāng)中第二個(gè)例子就是說(shuō)明這個(gè)的，它還有一個(gè)電子信號(hào)方面的解析解，2ft=1000,將單位換算一下其實(shí)可以得到2ft=1，只是它的一個(gè)近似解。根據(jù)頻譜分析，激勵(lì)脈沖寬度探頭頻率之間存在著最佳關(guān)系式，當(dāng)脈沖寬度滿足這一關(guān)系式時(shí)，接收探頭的接收信號(hào)質(zhì)量最好。該關(guān)系式即為：
          
　　
          
2 π f=3n/2a (n=1,2,3....)
          
 
          
　　式中，f為探頭頻率，t=2a為脈沖寬度
          
你會(huì)用就可以了！：）
          
作者: 李濟(jì)科    時(shí)間: 2013-3-19 20:47
          
 本帖最后由 李濟(jì)科 于 2013-3-19 21:01 編輯 
          

          
至于luolang1314先生提到的“TOFD，脈沖寬度設(shè)置，一般為2ft≈1” ，我雖然似懂非懂，不知所以然。但我根據(jù)強(qiáng)先生他們的試驗(yàn)，曾提出窄脈沖的時(shí)間最佳分辨力，不取決于脈沖寬度，而僅為1個(gè)周期(似是ft=1)，縱向空間最佳分辨力為一個(gè)波長(zhǎng)聲程差。不知問(wèn)題出在何處？謝謝luolang1314先生！
          
作者: luolang1314    時(shí)間: 2013-3-19 21:28
          
ft=1是在理想狀態(tài)下將兩個(gè)脈沖組成一個(gè)單一頻率的信號(hào)，將脈沖寬度設(shè)置為所用探頭頻率周期的一半。注意這是組成一個(gè)“單一頻率”的信號(hào)，實(shí)際上探頭頻率并不是單一頻率，而是一定的帶寬的寬頻率信號(hào)。所以這個(gè)實(shí)際上很難實(shí)現(xiàn)。TOFD直通波為例，即使調(diào)節(jié)脈沖寬度等，使得直通波為一個(gè)周期，此時(shí)的波形也是相當(dāng)難看的，此時(shí)的分辨力也不是最佳。
          
所以以色列的儀器在調(diào)節(jié)脈沖寬度等參數(shù)的時(shí)候，強(qiáng)調(diào)將直通波調(diào)至一個(gè)半周期，也就是這個(gè)道理。
          
此時(shí)檢測(cè)缺陷的最小尺寸其實(shí)并不是理論的半波長(zhǎng)，而是3/4波長(zhǎng)。可以自己想想原因！
          
理論是理論，實(shí)踐是實(shí)踐，書(shū)上的東西，有時(shí)候需要實(shí)踐檢驗(yàn)的。
          
作者: luolang1314    時(shí)間: 2013-3-19 21:32
          
 本帖最后由 luolang1314 于 2013-3-19 21:45 編輯 
          

          
實(shí)際上脈沖回波信號(hào)與很多參數(shù)有關(guān)的，比如感抗，阻抗，脈沖寬度等，而且還與待檢材料本身，如晶粒尺寸，聲各向異性（結(jié)構(gòu)取向，夾雜物，均勻程度），表面粗糙度等有關(guān)。
          
另外，如果是進(jìn)口的探頭，一般標(biāo)稱頻率和實(shí)際頻率誤差比較小，在調(diào)試的時(shí)候，比較容易得到較好的波形信號(hào)；如果是國(guó)產(chǎn)的探頭，一般頻率誤差較大，且很難通過(guò)調(diào)節(jié)相關(guān)參數(shù)得到需要的波形，要想調(diào)出一個(gè)周期信號(hào)的直通波，簡(jiǎn)直比登天還難。實(shí)際檢測(cè)當(dāng)中，調(diào)出一個(gè)半周期的信號(hào)，就算很不錯(cuò)了！
          
作者: 李濟(jì)科    時(shí)間: 2013-3-19 21:35
          
謝謝，我雖然才疏學(xué)淺，但想不通的東西，不大喜歡人云亦云。
          
作者: luolang1314    時(shí)間: 2013-3-19 21:50
          
這些問(wèn)題也是我自己曾經(jīng)疑惑的東西，有人問(wèn)，也就班門(mén)弄斧了下，也不知道說(shuō)的是否正確！
          
作者: 李濟(jì)科    時(shí)間: 2013-3-19 22:22
          
我不是魯班，不要說(shuō)班門(mén)弄斧，謝謝您提供了知識(shí)！但要讓我想通，要有個(gè)過(guò)程。比如，脈沖寬度，應(yīng)該強(qiáng)調(diào)實(shí)測(cè)，我想得通;而2ft=1，為什么？想不通;以色列又強(qiáng)調(diào)t=1.5個(gè)周期，顯然2ft不等1，矛盾，想不通。希望諒解。
          
作者: yxf    時(shí)間: 2013-3-20 08:05
          
學(xué)習(xí)一下了哦
          
作者: 心心    時(shí)間: 2013-3-20 10:43
          
{:soso_e130:}
          
作者: zyylrq    時(shí)間: 2013-3-20 15:19
          
{:soso_e163:}
          
作者: 梁金昆    時(shí)間: 2013-3-21 11:38
          

          在《電子設(shè)計(jì)工程》雜志上，早就討論過(guò)下列公式：
          
    2∏fo=3n/(2a)     (n=1，2，3，…)     (1)
          
    式中:fo---探頭公稱頻率;
          
         2a---激勵(lì)電脈沖寬度t。我理解:不是聲脈沖的寬度。
          
如果將∏≈3，則公式(1) 可改寫(xiě)為:
          
2fo.t≈n                              (2)
          
當(dāng)然n取1最好，
          
2fo.t≈1                              (3)
          
公式(3) 是供激勵(lì)電脈沖線路設(shè)計(jì)用的，也是儀器線路隨探頭頻率改變的設(shè)計(jì)方向。但以色列人也不全遵守這個(gè)要求，通常他們將電容放電時(shí)間(脈沖寬度)t控制在1.5個(gè)周期，即t=1.5T。如匹配2.5MHz的探頭，電容器放電時(shí)間t控制在600ns。因?yàn)閒oXT=1，所以當(dāng)t=1.5T時(shí)，2foX(1.5.T)=3，并不等于1。這是有些人不理解2ft=1的根本原因。
          
激勵(lì)電脈沖和探頭發(fā)射的聲脈沖，不是一回事，聲脈沖寬度，很大程度還決定探頭本身的阻尼。不知我的理解對(duì)否？

          

          
作者: 百事可樂(lè)    時(shí)間: 2013-3-22 11:20
          

          luolang1314 發(fā)表于 2013-3-17 21:32 
          
“脈沖寬度是非常重要的，它有助于優(yōu)化接受信號(hào)的形狀。改變脈沖寬度可以導(dǎo)致不同周期部分減弱或加強(qiáng)。如 ...

          
版主你好。請(qǐng)問(wèn)一下，一般tofd檢測(cè)都采用探頭頻率周期的一半，問(wèn)一下如果選用其他值會(huì)影響對(duì)缺陷的檢測(cè)和測(cè)量嗎？謝謝
          
作者: zyylrq    時(shí)間: 2013-3-22 15:40
          
{:soso_e163:}
          
作者: ma2529    時(shí)間: 2013-3-22 22:32
          
{:soso_e163:}
          
作者: 百事可樂(lè)    時(shí)間: 2013-3-23 10:00
          

          百事可樂(lè) 發(fā)表于 2013-3-22 11:20 
          
版主你好。請(qǐng)問(wèn)一下，一般tofd檢測(cè)都采用探頭頻率周期的一半，問(wèn)一下如果選用其他值會(huì)影響對(duì)缺陷的檢測(cè)和 ...

          
好的 非常感謝
          

          
作者: 金克木    時(shí)間: 2013-3-25 13:38
          
{:soso_e163:}
          
作者: 天天工作    時(shí)間: 2013-3-25 19:09
          
{:soso_e163:}
          
作者: volcano0903    時(shí)間: 2013-11-2 11:53
          
{:soso_e130:}
          
作者: 春華秋實(shí)    時(shí)間: 2013-12-16 11:07
          
{:soso_e179:}
          
作者: 春華秋實(shí)    時(shí)間: 2013-12-16 11:07
          
{:soso_e179:}
          
作者: jzgyr    時(shí)間: 2013-12-17 10:56
          
脈沖持續(xù)時(shí)間由兩個(gè)因素決定，脈沖頻率（基頻）和周期數(shù)，帶寬與脈沖形狀和周期數(shù)都有關(guān)系。
          
作者: LiJia    時(shí)間: 2013-12-18 10:40
          
路過(guò)一下
          
作者: 白露秋分    時(shí)間: 2013-12-18 15:50
          

          李濟(jì)科 發(fā)表于 2013-3-19 22:22
          
我不是魯班，不要說(shuō)班門(mén)弄斧，謝謝您提供了知識(shí)！但要讓我想通，要有個(gè)過(guò)程。比如，脈沖寬度，應(yīng)該強(qiáng)調(diào)實(shí)測(cè) ...

          
這個(gè)可以把檢波方式切換到射頻，在射頻狀態(tài)下，回波會(huì)呈現(xiàn)振蕩方式，兩個(gè)波峰之前的時(shí)間間隔即為回波波長(zhǎng)，回波波長(zhǎng) * 探頭頻率 = 1，這個(gè)也是測(cè)探頭頻率的方式，同時(shí)可以看出，如果探頭頻率越高，波長(zhǎng)越短，對(duì)同一個(gè)反射體的回波也就越窄（或者說(shuō)有同樣的周期數(shù)，但時(shí)間少了），相應(yīng)的回波寬度就小，自然在分辨力就高了
          

          
作者: guoguo    時(shí)間: 2013-12-26 14:00
          
{:soso_e163:}
          
作者: zongjian6498    時(shí)間: 2014-7-14 18:10
          
個(gè)人認(rèn)為  這句話成立的前提條件是：周期數(shù)不改變。周期數(shù)改變的話，這個(gè)未必就成立
          
作者: 為人民服務(wù)    時(shí)間: 2014-8-3 20:07
          
頻率提高橫向分辨率和縱向分辨率都應(yīng)高提高，頻率提高脈沖寬度越窄，聲束方向上的縱向分辨率越高，同時(shí)提高頻率聲束越窄，區(qū)分兩個(gè)相鄰缺陷的能力越高，從而致使垂直聲束的橫向分辨率越高，個(gè)人的一點(diǎn)愚見(jiàn)，請(qǐng)前輩指教！




          

          

          歡迎光臨 遠(yuǎn)東無(wú)損檢測(cè)資訊網(wǎng) (http://www.jinlidl.com/)

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