專利名稱：：一種提取超聲回波信號(hào)的頻譜振幅相位信息的方法及系統(tǒng)的制作方法表1</tables>(表1的抗壓強(qiáng)度，以及抗彎強(qiáng)度表示表面鋪灑劑鋪灑后的強(qiáng)度)如圖表1所示，本發(fā)明的實(shí)施例保持良好的強(qiáng)度以及透水性，另外壓實(shí)混凝土層與排水性混凝土層之間的粘接很牢固，具有良好的耐久性。這樣，就本發(fā)明來(lái)說(shuō)，在壓實(shí)混凝土鋪設(shè)之后，由于無(wú)需延長(zhǎng)用于壓實(shí)的施工期間，這樣可獲得縮短工期、節(jié)約施工費(fèi)用的效果。本發(fā)明涉及這樣的鋪筑施工方法，即不僅抗壓強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度可大從而組成實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的系統(tǒng)。二、方法由圖1、圖2可知(1)求數(shù)字回波信號(hào)f(I)由射頻脈沖接收放大器3獲取的一列射頻回波信號(hào)，經(jīng)50MHzA/D轉(zhuǎn)換器4進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將其數(shù)字化送到微機(jī)6內(nèi)存而使工作開(kāi)始7，并用移動(dòng)平均法進(jìn)行高頻濾波求f(I)8，即得到相應(yīng)的一列離散的數(shù)字回波信號(hào)f(I)。其中，I＝1、2、3……N，N為總的取樣點(diǎn)數(shù)。(2)求f(I)的頻譜函數(shù)將f(I)進(jìn)行FFT變換，得到它的頻譜函數(shù)。假設(shè)f(I)在時(shí)域的采樣點(diǎn)為256個(gè)點(diǎn)，每個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔為0.02μs，經(jīng)FFT變換后，頻域得到的256個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的頻率間隔為1/N×0.02.MHz，即0.1953MHz。在這256個(gè)點(diǎn)中，從左端開(kāi)始，起點(diǎn)為0，有128個(gè)點(diǎn)是回波波形的正頻率譜部分，第128點(diǎn)對(duì)應(yīng)于頻率軸上的25MHz處的f(I)的大小。在第256點(diǎn)處，以第256點(diǎn)作為0起點(diǎn)向左邊也有128點(diǎn)對(duì)應(yīng)于回波波形的負(fù)頻率譜部分，正、負(fù)頻譜分量在頻率軸上以其中點(diǎn)相對(duì)稱的。值得注意的是是復(fù)數(shù)，它的功率譜分布應(yīng)是各頻率分量實(shí)部的平方與虛部的平方之和。(3)求f(I)的解析函數(shù)FA(I)根據(jù)希爾伯特變換的特性，修正頻譜函數(shù)為，目的是要尋找f(I)的解析函數(shù)FA(I)，使FA(I)的實(shí)部為數(shù)字回波信號(hào)f(I)，虛部為f(I)的希爾伯特變換函數(shù)F(I)。實(shí)際上，本辦法并沒(méi)有真正通過(guò)希爾伯特變換的辦法求出f(I)對(duì)應(yīng)的希爾伯特變換函數(shù)F(I)，而是通過(guò)F(I)的FFT變換函數(shù)與f(I)的關(guān)系求得，再通過(guò)IFFT變換得FA(I)。具體步驟如下①、檢查I所對(duì)應(yīng)的頻率是否大于0，若I共有256個(gè)點(diǎn)，則從0到128個(gè)點(diǎn)的I所對(duì)應(yīng)的頻率均大于0，使各點(diǎn)的為的2倍變成2f(I)12，而對(duì)I從129點(diǎn)到256時(shí)，所對(duì)應(yīng)的頻率均小于0，使各點(diǎn)的FA(I)都變?yōu)?11，即所得到的從0-256點(diǎn)的修正后的新的頻譜函數(shù)為。②、將FA(I)進(jìn)行IFFT變換，就可得到對(duì)應(yīng)于f(I)的解析函數(shù)FA(I)13。(4)、求f(I)的振幅A(I)、相位(I)、相位變化率I(I)。數(shù)學(xué)和實(shí)際已證明，由上述步驟得到的解析函數(shù)FA(I)的振幅A(I)和相位(I)就是數(shù)字回波信號(hào)f(I)的振幅和相位，那么提取FA(I)的振幅的相位，就是提取f(I)的振幅和相位。A(I)可由FA(I)的實(shí)部f(I)平方與虛部F(I)平方之和再開(kāi)方的數(shù)值得到，編出對(duì)應(yīng)的軟件程序就可得到所接收的超聲回波信號(hào)的檢波振幅包絡(luò)A(I)14。A(I)沒(méi)有硬件檢波產(chǎn)生的波形失真。(I)可由FA(I)的虛部F(I)除以實(shí)部f(I)的反正切得到，即(I)＝argtg[F(I)/f(I)]。I(I)由(I)對(duì)時(shí)間的微分值得到。編出對(duì)應(yīng)的軟件計(jì)算程序就可得到所接收的相位(I)及相位變化率I(I)15。下面就結(jié)合實(shí)例的檢測(cè)分析波形圖(圖3)作進(jìn)一步說(shuō)明超聲壓電換能器2實(shí)際檢測(cè)到的超聲回波信號(hào)經(jīng)過(guò)射頻脈沖接收放大器3送到采樣頻率為50MHz高速A/D轉(zhuǎn)換器4及其接口送到微機(jī)6內(nèi)存，通過(guò)軟件程序進(jìn)行數(shù)字濾波得到數(shù)字回波信號(hào)f(I)17，本例I由1到256之間變化，相鄰的之間對(duì)應(yīng)的時(shí)間為0.02μs。將f(I)進(jìn)行FFT變換，得到頻譜函數(shù)(復(fù)數(shù))，它的實(shí)部平方加上虛部平方之和就是它的功率譜函數(shù)18，可見(jiàn)功率譜函數(shù)是以其中點(diǎn)呈左右對(duì)稱的，左半部對(duì)應(yīng)于正頻譜部分，右半部對(duì)應(yīng)于負(fù)頻譜部分，由于是用50MHz速率A/D轉(zhuǎn)換器采樣，所以中點(diǎn)的頻率對(duì)應(yīng)25MHz。將頻譜函數(shù)作修正處理，使當(dāng)I為0點(diǎn)到128點(diǎn)時(shí)，其對(duì)應(yīng)的頻譜為；當(dāng)I為129到256點(diǎn)時(shí)其對(duì)應(yīng)的頻譜為0，從而得到新的頻譜函數(shù)，再將進(jìn)行IFFT變換，得到復(fù)數(shù)函數(shù)FA(I)，即f(I)的解析函數(shù)。其實(shí)部波形19和f(I)17幾乎完全一樣，其虛部波形20是f(I)的希爾伯特變換函數(shù)F(I)，由此可見(jiàn)，本辦法并沒(méi)有進(jìn)行希爾伯特變換處理，僅僅進(jìn)行正反各一次富氏變換，就能巧妙地求出f(I)的希爾伯特變換函數(shù)F(I)。由于上面證明了FA(I)的振幅包絡(luò)A(I)和相位(I)就是f(I)的振幅包絡(luò)A(I)和相位(I)，所以f(I)的振幅和相位信息可由FA(I)的數(shù)據(jù)求得f(I)的相位(I)波形為21，(I)＝argtg[F(I)/f(I)]f(I)的相位(I)的變化率I(I)為f(I)的振幅包絡(luò)A(I)的波形為23，A(I)=f(I)2+F(I)2]]>根據(jù)上述例子，編出相應(yīng)的軟件程序，就可以得到圖3的21、22、23的波形分布。本發(fā)明有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明根據(jù)希爾伯特變換的特性，但又沒(méi)有直接進(jìn)行希爾伯特變換，只是將接收到的回波信號(hào)進(jìn)行一次富氏變換得其所需頻譜信息后，再按希爾伯特變換的特性對(duì)頻譜加以修正，再對(duì)修正后頻譜進(jìn)行一次反富氏變換，便能巧妙地一舉數(shù)得地得到所需回波信號(hào)的沒(méi)有波形失真的檢波振幅和相位及相位變化率的分布信息，使人們?cè)跈z測(cè)或評(píng)定被測(cè)材料的特性時(shí)，能夠掌握更多的有用信息，從而提高超聲檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。2、本發(fā)明不僅適用于工業(yè)超聲無(wú)損檢測(cè)，還適用于醫(yī)療超聲、超聲CT、脈沖超聲全息等方面。超聲回波波形頻譜振幅相位三種信息的同時(shí)測(cè)量，互相配合，可以促使無(wú)損檢測(cè)由定性向定量發(fā)展。權(quán)利要求1.一種提取超聲回波信號(hào)的頻譜振幅相位信息的方法及系統(tǒng)，其特征在于實(shí)現(xiàn)其目的系統(tǒng)是由超聲脈沖發(fā)射器(1)、超聲壓電換能器(2)、射頻脈沖接收放大器(3)、A/D轉(zhuǎn)換器(4)依次連按后再通過(guò)接口與486/586微機(jī)(6)相連接組成，時(shí)鐘(5)分別和超聲脈沖發(fā)射器(1)、A/D轉(zhuǎn)換器(4)相連接。2.一種提取超聲回波信號(hào)的頻譜振幅相位信息的方法及系統(tǒng)，其特征在于實(shí)現(xiàn)其目的方法為(1)檢測(cè)由射頻脈沖接收放大器(3)獲取的一列射頻回波信號(hào)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器(4)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將其數(shù)字化送到微機(jī)(6)內(nèi)存而得到相應(yīng)的一列離散數(shù)字回波信號(hào)f(I)；(2)將數(shù)字回波信號(hào)f(I)進(jìn)行FFT變換，得到它的頻譜函數(shù)(I)(復(fù)數(shù))，再將其實(shí)部平方加上虛部平方為數(shù)字回波信號(hào)f(I)的功率譜分布函數(shù)，功率譜分布函數(shù)以座標(biāo)軸中點(diǎn)為對(duì)稱點(diǎn)，左右對(duì)稱，左邊對(duì)應(yīng)于頻率大于0時(shí)的頻譜分布，右邊對(duì)應(yīng)于頻率小于0時(shí)的頻譜分布；(3)將頻譜函數(shù)，根據(jù)希爾伯特變換的特性進(jìn)行修正處理，即當(dāng)I對(duì)應(yīng)的頻率大于0時(shí)，的數(shù)值，包括實(shí)部和虛部都增加一倍，變成，在頻率小于0時(shí)，f(I)全為0，從而得到新的修正后的頻譜函數(shù)(4)將進(jìn)行IFFT變換，得解析函數(shù)FA(I)，F(xiàn)A(I)的實(shí)部即f(I)，F(xiàn)A(I)的虛部即f(I)的希爾伯特變換函數(shù)F(I)，F(xiàn)A(I)的振幅和相位即f(I)的振幅A(I)和相位(I)。全文摘要本發(fā)明涉及超聲無(wú)損檢測(cè)中一種提取超聲回波信息的方法及系統(tǒng)。系統(tǒng)主要由超聲脈沖發(fā)射器、超聲壓電換能器、射頻脈沖接收放大器,A/D轉(zhuǎn)換器依次連接后再通過(guò)接口與微機(jī)相連接組成。將由射頻脈沖接收放大器獲取的信號(hào)經(jīng)數(shù)字化送到微機(jī)內(nèi)存而得到數(shù)字回波信號(hào)f(I),將f(I)FFT變換得到頻譜函數(shù)f(I),將f(I)修正為F文檔編號(hào)G01N29/00GK1196483SQ97109099公開(kāi)日1998年10月21日申請(qǐng)日期1997年5月4日優(yōu)先權(quán)日1997年5月4日發(fā)明者李瓏申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所