Методи ультразвукової товщинометрії з використанням фазоманіпульованих сигналів та їх реалізація

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorОлійник, Юрій Анатолійович
dc.date.accessioned2019-12-02T13:53:21Z
dc.date.available2019-12-02T13:53:21Z
dc.date.issued2019
dc.description.abstractenThe dissertation is devoted to the solution of the scientific and technical problem of ultrasonic pulse-echo thickness measurement improvement due to the use of phase-manipulated test signals and their processing by methods of phase measurement. It is established that in the electroacoustic tracts of thickness gauges, the pulse envelope of echo waves undergoes significant changes and distortions due to the considerable spread of physical and mechanical characteristics of materials of products and the effect of uncontrolled noise and disturbances. It is indicated that the promising direction of ultrasonic pulse-echo thickness measurement is the use of test signals of a more complex structure, in particular signals with phase manipulation of the carrier signal. It makes is possible to increase the accuracy of the formation of time measuring intervals during of signal's propagathion through testing products and to reduce the error of thickness measurement based on it methods. The amplitude-phase method of ultrasonic thickness measurement is proposed and investigated. It based on the use of modified by phase-manipulated initial signal and subsequent analysis of the phase characteristics of the testing and echo signals. The method involves the use of short-term (two to four periods of signal-carrier) phase- manipulation signals to reduce the error of allocation of the ultrasonic thickness measurement signals. The considered implementation of the method is based on the use of the discrete Hilbert transformation of ultrasonic signals. The conducted model researches have proved the possibility of using jumps of the phase characteristic of the probe and the bottom signals after their propagation in the electroacoustic tract of the thickness gauge for precise measurement of the time of delay of the ultrasonic signal and allowed to develope a method of realization of the developed method of the ultrasonic thickness measurement. The possibility of propagation of echoes with phase-manipulated carrier signal in electroacoustic tracts of the ultrasonic thickness gauge has been experimentally proved. This allows us to use the features of the phase characteristics of such signals to increase the accuracy of determining the time of propagation of echoes in the testing object (TO) and to justify the required band of frequencies for piezoelectric transducer. Improvement of the amplitude-phase method of ultrasonic thickness measurement with the use of phase-manipulated signals is proposed by clarifying the received time delay by measuring and taking into account phase shifts of the carrier signal. The advantage of the two-way method is that it is rough and clarifying the value of the time interval is determined on a single methodological basis - the phase characteristic of the ultrasonic signals without changing the carrier signal frequency, which does not require the expansion of the working band of the thickness gauge. A condition for the absence of a coarse error in the measurement of time intervals by dual scale method is obtained The method ultrasonic pulse-echo thickness measurement is investigated and improved. It based on the determination of time intervals between bottom impulses in the position of time r-statistics, which is determined by the phase characteristic of the carrier signal. Improvement of the method is based on the analysis of the current values of the weighted r-statistics. It is proposed to determine the weight function as the response of the operator of the mean-square deviation to r-statistics obtained in the sliding mode. The study of the noise stability of the improved ultrasonic method was carried out on a model. This model is an additive mix of the sequence of damped ultrasonic bottom signals and the realization of Gaussian noise. The results of simulation prove that the additional weight processing of r-statistics allows to increase the output signal-to-noise ratio at the of the phase detecting signals by at least 40% for the input signal-to-noise ratio at the of 0.5 or more. Based on the results of the simulation, algorithmic and software software was implemented that implements the proposed ultrasonic techniques. Performed computer computing experiments on signal models allowed to work out the program realization of the processing of phase-manipulated ultrasonic signals and to confirm the effectiveness of the dual scale phase method of the ultrasonic pulse-echo thickness measurement to improve the accuracy of determining the delay of the information signals and in general to increase the accuracy of the products thickness measurement. Analysis of the error of determination of time intervals by the developed methods is performed. It allowed to determine its most important error components and to suggest ways to reduce it. Methods of determining the thickness of products from structurally durable materials for the proposed and improved methods of ultrasonic pulse-echo thickness measurement are developed. This allowed the creation of software for the processing of phase-manipulated signals of ultrasonic pulse-echo thickness measurement and their phase characteristics, and provided a precise measurement of the signal propagation time in the product in a wide range of changes in the elastic characteristics of the material. A method for determining the thickness of products from materials with a significant attenuation of ultrasonic signals is developed. This method is based on obtaining the phase characteristic of the signals of the ultrasonic pulse-echo thickness measurement and the time intervals by the weighted r-statistics, which enables to reduce the error of measurement of the thickness of wares by detecting more echoes. The laboratory sample of the precision system of the ultrasonic pulse-echo thickness measurement that implements the developed methods is developed. It provides by means of the use of test phase-manipulated signals and phase methods for processing the measurement information to reduce the error of measuring the thickness of products from structurally strong materials in general by 35-40% in the case of processing signals from low noise (signal/noise ratio >> 1) and 15-20% in the case of noisy reflected signals (signal/noise ratio <1). Software-algorithmic support of the system, which implements proposed ultrasonic pulse-echo thickness measurement methods is developed and it can be used autonomously in order to performe appropriate computer-based measurement experiments.uk
dc.description.abstractruДиссертационная работа посвящена развитию и совершенствованию ультразвукового эхо-импульсного метода толщинометрии. В диссертации разработан и исследован теоретически и экспериментально амплитудно-фазовый метод эхо-импульсной ультразвуковой толщинометрии, основанный на использовании зондирующего ФМ-сигнала, селекции моментов фазовой манипуляции сигналов с их амплитудной характеристикой и измерении временных интервалов по скачкам значений фазовой характеристики сигналов. Предложено усовершенствование амплитудно-фазового метода эхо-импульсной ультразвуковой толщинометрии с использованием ФМ-сигналов за счет уточнения полученной временной задержки эхо-сигналов путем измерения и учета фазовых сдвигов несущего сигнала. Исследован и усовершенствован метод эхо-импульсной УЗТ, основанный на определении временных интервалов между донными сигналами по положению во времени r-статистики, определяемой по фазовым характеристикам несущего сигнала. Представлены результаты моделирования, которые подтвердили возможность использования взвешенной r-статистики для повышения отношения сигнал / шум на выходе фазового обнаружителя сигналов. Приведена конструкция разработанного опытного образца средства эхоимпульсной УЗТ и программно-алгоритмическое обеспечение системы, реализующей предложенные методы эхо-импульсной УЗТ.uk
dc.description.abstractukДисертаційна робота присвячена розвитку і вдосконаленню ультразвукового лунаімпульсного методу товщинометрії. В дисертації розроблений та досліджений теоретично і експериментально амплітудно-фазовий метод лунаімпульсної ультразвукової товщинометрії, який ґрунтується на використанні зондуючого ФМ-сигналу, селекції моментів фазової маніпуляції сигналів за їх амплітудною характеристикою та вимірюванні часових інтервалів за стрибками значень фазової характеристики сигналів. Запропоновано удосконалення амплітудно-фазового методу лунаімпульсної ультразвукової товщинометрії з використанням ФМ-сигналів за рахунок уточнення отриманої часової затримки лунасигналів шляхом вимірювання і врахування фазових зсувів сигналу-носія Досліджено та удосконалено метод лунаімпульсної УЗТ, який ґрунтується на визначенні часових інтервалів між донними імпульсами за положенням в часі r-статистики, яка визначається за фазовою характеристикою сигналу-носія. Представлено результати моделювання, що підтвердило можливість використання зваженої r -статистики для підвищення відношення сигнал/шум на виході фазового виявляча сигналів. Наведено конструкцію розробленого дослідного зразка засобу лунаімпульсної УЗТ та програмно-алгоритмічне забезпечення системи, що реалізує запропоновані методи лунаімпульсної УЗТ.uk
dc.format.page28 с.uk
dc.identifier.citationОлійник, Ю. А. Методи ультразвукової товщинометрії з використанням фазоманіпульованих сигналів та їх реалізація : автореф. дис. … канд. техн. наук : 05.11.13 – прилади і методи контролю та визначення складу речовин / Олійник Юрій Анатолійович. – Київ, 2019. – 28 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/30166
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectультразвуковий контрольuk
dc.subjectлунаімпульсний метод товщинометріїuk
dc.subjectфазоманіпульований сигналuk
dc.subjectфазова характеристика сигналуuk
dc.subjectфазова характеристика сигналуuk
dc.subjectстатистична фазометріяuk
dc.subjectultrasonic testinguk
dc.subjectpulse-echo methoduk
dc.subjectthickness measurementuk
dc.subjectphase-manipulated signaluk
dc.subjectphase signal characteristicuk
dc.subjectphaseometryuk
dc.subjectультразвуковой контрольuk
dc.subjectэхо-импульсной метод толщинометрииuk
dc.subjectфазоманипулированный сигналuk
dc.subjectфазовая характеристика сигналаuk
dc.subjectстатистическая фазометрииuk
dc.subject.udc620.179.16(043.3)uk
dc.titleМетоди ультразвукової товщинометрії з використанням фазоманіпульованих сигналів та їх реалізаціяuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Oliinuk_aref.pdf
Розмір:
939.88 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.06 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Автореферати (АСНК)
Автореферати (вільний доступ)