Análisis de frecuencia de muestreo y selección de medidor de espesor ultrasónico

La frecuencia de muestreo de medidor de espesor ultrasónico se refiere a la frecuencia del instrumento en la adquisición digital de señal de eco ultrasónico, es decir, el número de veces por segundo en el muestreo de señal analógica (unidad: Hz o MHZ) .

Según el teorema de muestreo de Nyquist, la frecuencia de muestreo debe ser al menos 2 veces la frecuencia más alta de la señal Para restaurar la señal original sin distorsión . en la medición de grosor ultrasónico, la frecuencia más alta de la señal se determina principalmente por la frecuencia central de la sonda ultrasónica (como la frecuencia de sondeo común de la frecuencia de sondeo común de {1-10 mhz) . Por lo tanto, la frecuencia de muestreo del medidor de espesor generalmente debe ser 5-10 veces la frecuencia de la sonda (e . g . 10 MHZ sondea con 50-100 MHZ de la frecuencia de muestras) para garantizar que los detalles de la señal de accesorios sean de la señal de accionamiento de la velocidad de accesorios. capturado .

Resolución de tiempo y precisión de medición de espesor

Resolución de tiempo: cuanto mayor sea la frecuencia de muestreo, menor es el intervalo de tiempo entre dos puntos de muestreo adyacentes . Por ejemplo, una frecuencia de muestreo de 100MHz tiene un intervalo de tiempo de 10ns, mientras que una frecuencia de muestreo de 50MHz tiene un intervalo de tiempo de 20ns .

Precisión de espesor: los cálculos de espesor se basan en el tiempo de vuelo del ultrasonido a través del material . Cuanto mayor sea la resolución de tiempo, menor será el error de tiempo de medición y mayor es la precisión del grosor .

Resolución de distancia

La resolución de distancia es la distancia mínima entre dos interfaces vecinas que el medidor puede distinguir . El muestreo de alta frecuencia permite una identificación más precisa de los bordes crecientes y descendentes de la señal de eco, especialmente cuando se mide materiales de paredes delgadas o estructuras múltiples, evitando las determinaciones falsas debidas a la sobrecarga .}}}}}}}}}}}}}}

Capacidad de procesamiento de señal e inmunidad de ruido

Detalles de la señal: La alta frecuencia de muestreo conserva más detalles de forma de onda (E . g ., amplitud, fase) de la señal eco, que facilita el procesamiento de señal posterior (E . G ., filtrado, detección máxima, identificación de defectos) .}

Efectos de ruido: teóricamente, cuanto mayor sea la frecuencia de muestreo, más sensible al ruido de alta frecuencia (E . G . interferencia electromagnética), pero los instrumentos modernos generalmente están equipados con filtros anti-Alias, que pueden filtrar el ruido de frecuencia alta inválida antes de la muestra .}

Limitaciones de procesamiento de hardware y datos

Costos de hardware: el muestreo de alta frecuencia requiere ADC de alta velocidad (convertidores analógicos a digitales), procesadores de alto rendimiento y grandes cantidades de memoria, lo que resulta en mayores costos de instrumentos .

Transferencia y almacenamiento de datos: las frecuencias de muestreo más altas generan mayores cantidades de datos, lo que puede afectar la velocidad de visualización en tiempo real o requerir dispositivos de almacenamiento externos .

Consumo de energía: el hardware de alta velocidad generalmente consume más potencia, lo que afecta la resistencia de los dispositivos portátiles .

1. escenarios donde se recomiendan altas frecuencias de muestreo

Mediciones de pared delgada (E . G . metal/piezas de plástico<1mm thick): multiple echoes over a short period of time need to be accurately captured.

Inspecciones de alta precisión (E . G . Las mediciones de grosor del componente aeroespacial que requieren ± 0 .} 01 mm de precisión): la resolución de tiempo afecta directamente los resultados.

Materiales complejos (E . G . Materiales de grano grueso, estructuras compuestas de múltiples capas): las señales de eco pueden ser débiles o distorsionadas, lo que requiere un muestreo de alta frecuencia para preservar los detalles .

2. Limitaciones de altas frecuencias de muestreo

Medición de material grueso: cuando el grosor es grande, el intervalo de tiempo de eco es largo (e . g . 100 mm de acero, el tiempo de vuelo es de aproximadamente 40 μs), la frecuencia de muestreo baja (e . g . 50} MHz) también puede cumplir con los requisitos de resolución de tiempo de tiempo (50MHz de muestras de 20ns de 20 μs, 40 μs pueden ser 2000, 40 μs pueden ser los requisitos de resolución de tiempo de tiempo (50MHz de muestras de 20n. puntos), esta vez, aumentar la frecuencia de muestreo se limita a mejorar la precisión .

Costo y practicidad: para la medición de espesor de rutina (e . g . 1-100 mm), una frecuencia de muestreo demasiado alta (e . g . 200 MHz o más) puede dar lugar a un rendimiento excesivo, aumentando la complejidad operativa y los costos de los equipos {}}}

Probe matching: the sampling frequency needs to match the probe frequency (usually recommended>=5 times the probe frequency), if the probe frequency is low (e.g., 1MHz), blindly increase the sampling frequency (e.g., 100MHz) will not improve the resolution (limited by El ancho de banda de la sonda) .

3. la práctica más adecuada

Seleccione de acuerdo con el rango de medición y los requisitos de precisión: Walled/Alta Precision → Alta frecuencia de muestreo (mayor o igual a 100MHz); Precisión de paredes gruesas → frecuencia de muestreo medio (50-100 mhz) .

Atención a la cooperación entre la sonda y el instrumento: asegúrese de que la frecuencia de muestreo satisfaga la demanda del ancho de banda de la sonda, y al mismo tiempo, considere los algoritmos de procesamiento de señal del instrumento (e . g . frecuencia) .