Применение метода максимальной энтропии в ультразвуковой дефектоскопиис учетом переменной формы эхосигнала
Аннотация
Для восстановления изображения отражателей со сверхразрешением с целью повышения точности определения размеров несплошностей в объекте контроля предложено использовать метод максимальной энтропии (МЭ) для обработки эхосигналов, измеренных в режиме TOFD. Эффект сверхразрешения упростит процедуру определения фазы эхосигналов от верхнего и нижнего края трещины, что очень важно для их распознавания. Обычно при использовании метода МЭ рассчитывается циркулянтная матрица, связывающая коэффициент отражения в объекте контроля и эхосигнал, измеренный в режиме TOFD. Однако, форма эхосигнала зависит от глубины залегания отражателя, что приводит к появлению фантомных бликов на восстановленном изображении. Разработана программа расчета модифицированной матрицы, учитывающая изменение формы эхосигнала, отраженного от точечного отражателя на произвольной глубине. Для проверки работоспособности программы расчета эхосигналов проведено их сравнение с эхосигналами, рассчитанными с помощью программы CIVA. Разница между эхосигналами — менее чем 5%. На примере изображений, полученных в численном эксперименте, изучено влияние фактора изменения формы эхосигналов на результаты метода МЭ. Переменная форма сигнала накладывает ограничение на применение метода МЭ с циркулянтной матрицей — «боковые лепестки» составляют величину порядка 40% от амплитуды блика отражателя на восстановленном изображении. Восстановление изображения отражателей модифицированным методом МЭ позволило существенно уменьшить уровень «боковых лепестков» и повысить разрешающую способность более чем в 3 раза. Модельные эксперименты также подтвердили эффективность работы метода МЭ с модифицированной матрицей. Импульс головной волны и импульс, однократно отраженный от дна объекта контроля, сузились более чем в 5 раз при малом уровне «боковых лепестков». Это позволило легко обнаружить то, что импульсы находятся в противофазе.
Литература
2. Darmon M., Ferrand A., Dorval V., Chatillon S. Recent Modelling Advances for Ultrasonic TOFD Inspections // Rev. Prog. Quant. Nondestruct. Eval. 2015. V. 34. Pp. 1757—1765.
3. Базулин Е.Г. О возможности использования в ультразвуковом неразрушающем контроле метода максимальной энтропии для получения изображения рассеивателей по набору эхосигналов // Акустический журнал. 2013. Т. 59. № 2. С. 235—254.
4. Ковалев А.В. и др. Импульсный эхо-метод при контроле бетона. Помехи и пространственная селекция // Дефектоскопия. 1990. № 2. C. 29—41.
5. Lingvall F. Time-domain Reconstruction Methods for Ultrasonic Array Imaging: A Statistical Approach. Uppsala: Uppsala University, 2004.
6. Schmerr Jr., Lester W. Fundamentals of Ultrasonic Phased Arrays. Springer, 2015.
7. Hansen P.C. The L-curve and Its Use in the Numerical Treatment of Inverse Problems // Computational Inverse Problems in Electrocardiology. Southampton: WIT Press, 2001. Pp. 119—142.
8. Данилов В.Н. О диаграмме направленности наклонного преобразователя в режиме приема // Дефектоскопия. 2011. № 4. С. 33—49.
9. Левин М.Н., Татаринцев А.В., Ахкубеков А.Э. Метод Laplace-DLTS с выбором параметра регуляризации по L-кривой // ФТП. 2009. Т. 43. Вып. 5. С. 613—616.
10. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач. М.: Наука, 1986.
11. Kullback S. Information Theory and Statistics. N.-Y.: Dover Publ., 1968.
12. Сумин М.И. Метод регуляризации А.Н. Тихонова для решения оптимизационных задач. Нижний Новгород: Изд-во Нижегородского гос. ун-та, 2016.
13. Extende CIVA [Офиц. сайт] http://www.extende. com/fr (дата обращения 20.02.2018).
---
Для цитирования: Базулин Е.Г., Вовк А.С. Применение метода максимальной энтропии в ультразвуковой дефектоскопии с учетом переменной формы эхосигнала // Вестник МЭИ. 2018. № 5. С. 111—119. DOI: 10.24160/1993-6982-2018-5-111-119.
#
1. ISO 16828:2012. Nerazrushayushchiy Kontrol'. Ul'trazvukovoy Kontrol'. Vremyaproletnyy Difraktsionnyy Metod v Kachestve Metoda Obnaruzheniya i Opredeleniya Razmera Nesploshnostey. (in Russian).
2. Darmon M., Ferrand A., Dorval V., Chatillon S. Recent Modelling Advances for Ultrasonic TOFD Inspections. Rev. Prog. Quant. Nondestruct. Eval. 2015;34: 1757—1765.
3. Bazulin E.G. O Vozmozhnosti Ispol'zovaniya v Ul'trazvukovom Nerazrushayushchem Kontrole Metoda Maksimal'noy Entropii dlya Polucheniya Izobrazheniya Rasseivateley po Naboru Ekhosignalov. Akusticheskiy Zhurnal. 2013;59;2:235—254. (in Russian).
4. Kovalev A.V. i dr. Impul'snyy Ekho-metod pri Kontrole Betona. Pomekhi i Prostranstvennaya Selektsiya. Defektoskopiya. 1990;2:29—41. (in Russian).
5. Lingvall F. Time-domain Reconstruction Methods for Ultrasonic Array Imaging: A Statistical Approach. Uppsala: Uppsala University, 2004.
6. Schmerr Jr., Lester W. Fundamentals of Ultrasonic Phased Arrays. Springer, 2015.
7. Hansen P.C. The L-curve and Its Use in the Numerical Treatment of Inverse Problems. Computational Inverse Problems in Electrocardiology. Southampton: WIT Press, 2001:119—142.
8. Danilov V.N. O Diagramme Napravlennosti Naklonnogo Preobrazovatelya v Rezhime Priema. Defektoskopiya. 2011;4:33—49. (in Russian).
9. Levin M.N., Tatarintsev A.V., Akhkubekov A.E. Metod Laplace-DLTS s Vyborom Parametra Regulyarizatsii po L-krivoy. FTP. 2009;43;5: 613—616. (in Russian).
10. Tikhonov A.N., Arsenin V.Ya. Metody Resheniya Nekorrektnykh Zadach. M.: Nauka, 1986. (in Russian).
11. Kullback S. Information Theory and Statistics. N.-Y.: Dover Publ., 1968.
12. Sumin M.I. Metod Regulyarizatsii A.N. Tikhonovadlya Resheniya Optimizatsionnykh Zadach. Nizhniy Novgorod: Izd-vo Nizhegorodskogo Gos. Un-ta, 2016. (in Russian).
13. Extende CIVA [Ofits. Sayt] http://www.extende. com/fr (Data Obrashcheniya 20.02.2018).
---
For citation: Bazulin E.G., Vovk A.S. Application of the Maximum Entropy Method in Ultrasonic Flaw Detection with Allowance for Echo Signal Shape Variability. MPEI Vestnik. 2018;5:111—119. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2018-5-111-119.
