超声波检测技术中的数字信号处理方法

李晓丽，王娟

（开封大学，河南开封，475000）

0 前言

超声波技术是一种新型的技术，该技术具有多种优势，其自身的特点是波长短，适应多种材料技术，可以对不同的材料等传统，包括金属材料等。超声波技术还在现代生活领域中的应用频率较广，其与数字信号技术融合起来，可以更好地满足现代生活的生产应用要求。超声波技术应用起来比较灵活，相关的仪器设备较为简单轻便，并且在进行仪器等检测时更加简便高效，可以满足不同生产应用的需求，如焊缝超声波检测、图像超声波检测等。

1 超声波检测技术概述

焊缝的超声检测通常是采用横波检测的方式实现的，由于焊缝通常是突起的，而且焊道表面通常也是不平整的，所以采用超声波技术检测的难度也更高。超声检测技术拥有较强的适应能力，可以实现非接触性的数据测量、在线测量，新时期电子技术和压电陶瓷材料的应用，使超声波检测技术的应用范围以及应用效率得到了有效地提升。当前超声波检测技术应用中，电磁超声技术的应用是通过电磁声换能器等在材料的表层作用。现阶段激光超声技术还处于研究阶段，在实际环节的使用频率较低。

数字信号处理是一个新的研究领域，该技术借助计算机以及专用的处理设备，在展示相关的数字信息以及符号信息时候大多是通过数字化的形式陈列的，数字化的信号对采集和记录相关数据信息具有较高的效率。从超声波检测的现状可知，以往人们进行超声波检测主要是通过手工的方式实现的，主观臆断具有较大的随意性，在数据信息的获取以及相关数据的分析上容易出现失误，评定工作的主观性更强，一旦出现了问题则容易影响最终的结果，造成分析失误，不利于超声波检测技术应用效率的提升。在超声波检测技术中，数字信号处理技术可以对信号与被测对象进行检测，将留存在超声波中的信息提取出来便于作下一步的分析处理，并建立一个超声波信号的有限参数模型，将信息数据留存在有限的参数上。通过应用数字模型的方式来掌握数字信号变化的特性和规律，及时统计相关的数据信息和内容，并全面控制和预测数字信号处理数据的全过程，确保数字信息处理效率的提升。通过应用数字化处理技术可以及时对设备出现的问题进行检测，及时发现设备存在的故障，继而满足故障诊断的功能。

超声波技术对人体的伤害较小，因为超声波属于机械波，因此超声波在实际的应用中不会如同电磁波一般对人体具有较大的伤害，利用超声波技术在对机械设备进行检测时，人员是不需要相关防护设施的，因此超声波应用的场合受到的限制性因素相对较小。超声波在探测机械设备的问题时所 采用的设备较为简单便携，运用起来也非常灵活，因此具有使用范围广的特征，可以满足工业生产的多样化需求。现阶段，超声探伤法的应用具备独特的优势，我国当前大部分的超声探伤仪主要采用模拟电路的方式对超声波进行检测，然而模拟电路的设计相对来说比较复杂，设计完成以后就不容易进行更改，因此超声波探伤仪在多变的客观对象问题中存在较多的问题，难以满足电路设计的精度要求，因此数字处理技术的应用则能够更好地满足电路探伤的多样化需求。

2 数字信号处理技术

数字信号处理技术可以发挥数字信号的优势，实现对数据信息的有效存储和运算，继而使系统获得高性能的指标参数。数字信号在处理上不仅限于模拟的系统，可以有效地完成更多模拟系统无法完成的任务，如很多视频的特技、演员特技制作等都可以通过数字模拟系统来实现。正是数字信号处理技术这些优势，使数字信号处理的理论技术受到人们广泛的关注，许多优良的算法也开始出现。当前电子技术、计算机技术的发展，促进了数字信号处理技术的发展和完善，并且数字信号技术在航天、雷达、生物、医学、遥感、地质勘探、故障检测 、自动化仪表等领域的应用频率在不断提升。数字信号处理技术可以将图片、视频、声音等转换为数据信息，并实现模拟信息的输出。数字信号处理技术是由数字信号处理理论、硬件技术、软件技术综合构成的，广义的数字细心好处理技术是对数字信号处理算法和实现方法研究的技术。

当前计算机数字时代开始走进现代生活，数字信号处理技术对社会的发展有着重要的影响，数字信号处理技术应用在生活的方方面面，如智能手机、人工智能技术等，这些技术的实现与数字信号处理技术有着紧密的关联，在现代社会生活中，数字信号技术的应用行业和应用领域不断增多，加强对数字信号处理技术的研究，对理解和认识超声波检测技术具有更为深刻的意义。数字信号处理技术可以将图片、视频、声音等模拟的信息经过一定的处理，继而转化为数字信息，这种科学技术是数字信号处理技术。数字信号处理技术的应用范围较广，常常应用在机械设备、测控系统、图形图像等多个领域，使人们的生活获得了较大的便捷，未来也将会拥有更大的发展空间和潜力。

图1 数字信号的处理过程

3 超声波检测中的数字信号处理技术

超声波检检测数字信号时的应用频率相对较高，因此在对相关数据信息进行测量时也能够获得更高的精度，但是频率越高的超声波，它的波长也会相应的减弱，当超声波的波长减小到与被测材料骨料尺寸相同的等级时，超声波的散射面积也会不断增大，声波的散射两也会由此而加大。为此，在利用超声波对相关数据信息实施检测时要考虑到超声波检测数据信息的特点，数字信号处理技术在实际应用环节，要认识到超声波的弹性波频率，弹性波与多种波形的材料在应用时要对弹性波的振幅、频率、波形等进行记录，这样一来检测者能够对波长有一个更加清晰地认识，获取的数据信息的准确度也越高。超声波检测技术的应用需要对生成超声波的方法有一定了解，一般情况下，超声波生成的途径较为广泛，具体包括了压电法、电磁法等不同的类型，压电法是常常被采用的检测方法。超声波检测中的数字信号处理需要由传感器、磁带或变换器来将被测量信号记录下来，而被测量的信号会随着时间的变化而变化生成相应的模拟信号。在采用现代数字计算机技术来处理实测信号时，要对实测的模拟信号进行离散化的处理，继而提升数字化处理的效率。信号离散化处理通常会需要第一级采样、第二级量化等方式，提升数字化信号处理的效率。

早期阶段的无损检测技术在实际应用时缺乏良好的数据记录以及信息处理设备，从检测中获取的大量测量数据需要依靠专业人员推理和分析才能完成数据的检测，存在费时费力的问题，导致无损检测技术的难度增加。无损检测技术的要求相对较高，如果缺乏标准化的检测技术，则不利于超声波检测精准度的提升。超声波检测设备的自动化和仪器是计算机技术发展应用的重要方向，相关检测标准要先输入到检测系统设备的软件系统中，继而利用仪器设备自动判断探伤的最终结果。

超声波技术属于短波技术，在短波通信领域中，图像传输技术、音频信号处理、信道扫描、扩频技术、传真技术等都是短波通信的重要组成要素，不同的技术在实际应用环节都需要采用数字信号处理方式，采用数字化的方式来传播信息，降低数据信息在传播过程中存在的不稳定性因素，增加信息的可利用性，降低数据传输产生的信号不稳定等相关的问题，实现数据信息的高效传播，使人们在提取、传输以及使用信息时更加高效便捷。超声波检测领域中数字信号处理的方法是测控系统化数字化处理的体现，通过分析处理实现数字信号的输出，则能够提升数字化信息处理的效率，并实现信号的快速输出，提升数据传输的精准性和有效性。

4 结语

在超声波技术的应用，数字信号处理的方法可以将超声波无损检测与图像处理技术结合起来，将数字信号处理方法应用在数学、 计算机技术、模式识别、人工智能等多个学科中，包括生物医学工程、工业、军事公安、文化艺术等多个领域，工业检测是数字化图像处理技术应用的重要分支。超声波检测技术中数字信号处理具有多种优势，在应用上要借助先进的数字信号处理技术以及系统来增强数字化信息处理的效率，更好地满足现代数字技术检测的功能。