對于一套完整的超聲無損檢測系統(tǒng),在適當(dāng)假設(shè)條件下,系統(tǒng)中的各個(gè)組成部分都可以模擬成一個(gè)LTI系統(tǒng),如圖4-4中每個(gè)方塊所示。每個(gè)LTI系統(tǒng)的屬性都分別由時(shí)域中的單位沖激響應(yīng)函數(shù)(每個(gè)LTI系統(tǒng)的左側(cè))和頻域中單位沖激響應(yīng)函數(shù)的頻譜(每個(gè)LTI系統(tǒng)的右側(cè))來表征。通過這一系列的LTI系統(tǒng),用來激發(fā)超聲波的電壓信號會(huì)轉(zhuǎn)化為最終在示波屏上顯示的帶有缺陷信息的電壓輸出信號。這個(gè)變化過程包括若干物理過程及感興趣的被測試樣,現(xiàn)敘述如下:
由電路產(chǎn)生的電壓輸入信號經(jīng)脈沖發(fā)生器中導(dǎo)線的傳輸激發(fā)超聲波換能器。換能器將這個(gè)電信號轉(zhuǎn)化為換能器表面的機(jī)械振動(dòng)。由表面機(jī)械振動(dòng)引發(fā)的聲波傳播至缺陷,再由缺陷傳播到接收探頭,由此在整個(gè)傳播過程中產(chǎn)生延遲p(t)。除此延遲外,超聲波在水以及試件中的衰減導(dǎo)致接收到的超聲波信號m(t)振幅降低;而且在超聲波從脈沖發(fā)生器到缺陷的傳播過程中,聲束的衍射作用
使波形發(fā)生變化。在水和試件的界面處,只有一小部分入射聲波能通過界面?zhèn)鞑サ皆嚰腥?,損失的這部分聲波記為
。一旦這一小部分的透射聲波到達(dá)缺陷,它就會(huì)向四面八方散射。這些散射波表征了缺陷的性質(zhì),記為a(t)。散射波若繼續(xù)傳播并為接收探頭所接收,就必須再次通過水和試件的界面,這又將導(dǎo)致聲波的損失
;而且在透射出試件的缺陷散射聲波傳播到接收探頭的過程中同樣會(huì)發(fā)生聲束的衍射
。接收探頭會(huì)將接收到的機(jī)械振動(dòng)脈沖轉(zhuǎn)化為電脈沖信號
,這個(gè)信號在接收端通過增益、濾波等變?yōu)閞(t),最終觀察到輸出電壓信號
。
已經(jīng)知道,LTI系統(tǒng)可由其單位沖激響應(yīng)h(t)唯一確定,即已知系統(tǒng)的輸入x(t),就可由x(t)與h(t)的卷積積分運(yùn)算求出系統(tǒng)的輸出y(t)。
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