作业帮关于超声波的工作频率和脉冲重复频率
来源：学生作业帮 编辑：作业帮 分类：综合作业 时间：2024/04/29 07:31:36
关于超声波的工作频率和脉冲重复频率
我想请问下网上的大虾们：超声波的工作频率和脉冲重复频率有什么关系?例如：往一个2.5M的探头发送1KHz的高速脉冲,那么探头发射出来的超声波频率是多少呢?这个问题闹了我很久了,大虾们帮帮忙啊,还可以加分.
探头是收发一体式的.
我想请问下网上的大虾们：超声波的工作频率和脉冲重复频率有什么关系?例如：往一个2.5M的探头发送1KHz的高速脉冲,那么探头发射出来的超声波频率是多少呢?这个问题闹了我很久了,大虾们帮帮忙啊,还可以加分.
探头是收发一体式的.
探头频率（Frequency）就是探头的标称频率,是一个探头参数,表示厂家生产的所有基于同样换能器设计的探头的均值频率,例如2.5Mhz.
实际上探头发射出的超声波可以视为由各种频率的正弦波叠加而成,当通过FFT傅立叶变换进行频谱分析时,就可以在频谱图（Spectrum）上看到探头发射超声波的频率分布,分布图中超声波幅值最大的频率为探头的中心频率.由于制造精度会存在些许误差,探头的中心频率不会完全一样,也不可能正好为标称频率,而中心频率往往分布在标称频率附近,例如标称2.5Mhz的探头也许实际的中心频率为2.492Mhz,2.488Mhz,2.514Mhz等等.但凡处在标准规定的公差范围内,就不要紧,可以参考EN12688或者ASTM-E1065.
脉冲重复频率（PRF,Pulse Recurrence Frequency）,是一个仪器参数.
我们知道,现代的超声波检测技术使用的是脉冲反射法,即向物体发射一个短脉冲超声波,再接收它,如此往复.那么单位时间（秒）里,探伤仪器驱动探头发射超声波的次数,就是脉冲重复频率,例如PRF设置为1kHz即为仪器每秒驱动探头发射1000次超声波.
PRF对于仪器来说并不是一个非常重要的参数.
对于早期的模拟式探伤仪器,CRT显示屏的亮度需要有一定的扫描信号来驱动射线管维持,因此PRF的概念显得相对重要,因为PRF过低会造成显示屏暗淡.
对于现代的数字式探伤仪,LCD显示屏亮度不再依赖PRF,那么PRF就只与探头扫查速度有关：因为探头在移动的过程中,超声波信号是间断发射的,如果移动的速度过快（特别对于自动化检测设备,探头的扫查速度可以高达500mm/s）而PRF太低,可能会造成探头划过某处缺陷时,还没有超声波“照射”到缺陷,造成漏检.一般认为PRF如果低于40Hz就不具有检测的实用意义了.
而我们知道,超声波的传播是需要时间的,如果PRF过高就会发生另一种情况：仪器第一次发射的超声波还没有被探头接收到,就接着发出了第二次、第三次超声波,结果第一次超声波的回波也许夹杂在了第二次激发后,这样仪器会在信号处理时发生逻辑混乱,在显示屏上无规律的显示回波跳动（我们称之为鬼影波）,对检测造成干扰.当然,对于碳钢,常见高档便携式超声波探伤仪器支持的最大PRF通常为6kHz（例如GE USN60或者Olympus Epoch1000-base）也没足以让1m厚的工件检测发生鬼影.
PRF具体设置可以参照你使用的验收标准,例如有些标准（具体哪一份一下子真的不记得了）要求在设定的检测扫查速度下,缺陷被超声波有效声束“照射”到的次数不得低于2次——对于常见厚度工件（6mm～200mm）的手动检测,仪器上PRF设置为200～500Hz都是足够的,1k也没关系,只是仪器驱动探头发射超声波是需要消耗电能的,我认为PRF设置过高会缩短便携式仪器的电池使用时间.
这2个概念在了解具体含义后还是比较容易区分开的,毕竟一个是探头参数,一个是仪器参数.只是无损探伤教材上并不会说这些,都是自己摸索总结出来的.
码字很辛苦,请LZ采纳,谢谢.
实际上探头发射出的超声波可以视为由各种频率的正弦波叠加而成,当通过FFT傅立叶变换进行频谱分析时,就可以在频谱图（Spectrum）上看到探头发射超声波的频率分布,分布图中超声波幅值最大的频率为探头的中心频率.由于制造精度会存在些许误差,探头的中心频率不会完全一样,也不可能正好为标称频率,而中心频率往往分布在标称频率附近,例如标称2.5Mhz的探头也许实际的中心频率为2.492Mhz,2.488Mhz,2.514Mhz等等.但凡处在标准规定的公差范围内,就不要紧,可以参考EN12688或者ASTM-E1065.
脉冲重复频率（PRF,Pulse Recurrence Frequency）,是一个仪器参数.
我们知道,现代的超声波检测技术使用的是脉冲反射法,即向物体发射一个短脉冲超声波,再接收它,如此往复.那么单位时间（秒）里,探伤仪器驱动探头发射超声波的次数,就是脉冲重复频率,例如PRF设置为1kHz即为仪器每秒驱动探头发射1000次超声波.
PRF对于仪器来说并不是一个非常重要的参数.
对于早期的模拟式探伤仪器,CRT显示屏的亮度需要有一定的扫描信号来驱动射线管维持,因此PRF的概念显得相对重要,因为PRF过低会造成显示屏暗淡.
对于现代的数字式探伤仪,LCD显示屏亮度不再依赖PRF,那么PRF就只与探头扫查速度有关：因为探头在移动的过程中,超声波信号是间断发射的,如果移动的速度过快（特别对于自动化检测设备,探头的扫查速度可以高达500mm/s）而PRF太低,可能会造成探头划过某处缺陷时,还没有超声波“照射”到缺陷,造成漏检.一般认为PRF如果低于40Hz就不具有检测的实用意义了.
而我们知道,超声波的传播是需要时间的,如果PRF过高就会发生另一种情况：仪器第一次发射的超声波还没有被探头接收到,就接着发出了第二次、第三次超声波,结果第一次超声波的回波也许夹杂在了第二次激发后,这样仪器会在信号处理时发生逻辑混乱,在显示屏上无规律的显示回波跳动（我们称之为鬼影波）,对检测造成干扰.当然,对于碳钢,常见高档便携式超声波探伤仪器支持的最大PRF通常为6kHz（例如GE USN60或者Olympus Epoch1000-base）也没足以让1m厚的工件检测发生鬼影.
PRF具体设置可以参照你使用的验收标准,例如有些标准（具体哪一份一下子真的不记得了）要求在设定的检测扫查速度下,缺陷被超声波有效声束“照射”到的次数不得低于2次——对于常见厚度工件（6mm～200mm）的手动检测,仪器上PRF设置为200～500Hz都是足够的,1k也没关系,只是仪器驱动探头发射超声波是需要消耗电能的,我认为PRF设置过高会缩短便携式仪器的电池使用时间.
这2个概念在了解具体含义后还是比较容易区分开的,毕竟一个是探头参数,一个是仪器参数.只是无损探伤教材上并不会说这些,都是自己摸索总结出来的.
码字很辛苦,请LZ采纳,谢谢.