聲發(fā)射檢測儀器系統(tǒng)

1、34 第4章聲發(fā)射檢測儀器系統(tǒng) 4.1聲發(fā)射儀器的功能和種類 聲發(fā)身寸檢測原理如圖 4.1 ,4.1 ,就是采用聲發(fā)射儀器接收采集來自聲發(fā)射源的聲波信號即聲發(fā)射 信號，并對聲發(fā)射信號進行分析顯示達到檢測出聲發(fā)射源的目的。 聲發(fā)射源可以是裂紋開裂聲信號 /機械故障聲信 號/泄漏聲信號等檢測對象。 傳感器 波的傳播 源 圖4.1-1 聲發(fā)射檢測原理 圖4.1中傳感器的作用是轉(zhuǎn)變接收到的聲發(fā)射的聲信號成為聲發(fā)射的電信號。目前市場上和文獻報道的聲發(fā) 射傳感器絕大多數(shù)都是壓電敏感材料的傳感器，型號及對應的靈敏度頻率特性還有尺寸是否防水等種類繁多。與 傳感器連接的放大器通常也稱作前置放大器，其作用是將傳感

2、器輸出的微弱驅(qū)動能力的聲發(fā)射電信號放大或驅(qū)動 能力提高成為能被數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)接收的聲發(fā)射電信號。根據(jù)圖 4.1中數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的形式需要，前置放大器 可以有內(nèi)置于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)如無線信號采集模塊 /手持信號采集聲發(fā)射系統(tǒng)等和外置于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)兩種形式。 圖 4.1中的記錄與顯示系統(tǒng)通常就是個人計算機，包括筆記本電腦和臺式機。 圖4.1中的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)是變化發(fā)展較快，也是決定聲發(fā)射儀器主要功能性能的部分。聲發(fā)射儀器也主 要按聲發(fā)射儀器中的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的結構和內(nèi)容來進行分類。 按數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)類型來分類聲發(fā)射儀器主要有如下幾種分類： 1. 有線還是無線聲發(fā)射儀（數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）； 2. 單通道還

3、是多通道聲發(fā)射儀（數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，多通道通常 8通道以上。）； 3. 數(shù)字聲發(fā)射儀器還是全波形聲發(fā)射儀器，即聲發(fā)射參數(shù)是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件產(chǎn)生還是軟件產(chǎn)生； 4. 專用還是通用聲發(fā)射儀器，即專用于某個應用還是各領域都能通用的聲發(fā)射儀器。 無線聲發(fā)射儀器目前市場數(shù)量很小， 其主要原因還是單位時間獲得數(shù)據(jù)的數(shù)量 /時差測量等技術指標不能達到 大多數(shù)應用要求。大多數(shù)無線聲發(fā)射儀器還在試驗研發(fā)試用階段，但由于其顯而易見的不用拖拽長電纜無線優(yōu)勢 以及無線數(shù)據(jù)采集技術的改進有可能不久的將來出現(xiàn)能滿足大多數(shù)應用要求的無線聲發(fā)射儀器而迅速成為主要的 聲發(fā)射儀器。 單通道聲發(fā)射儀器技術上基本從屬于多通道聲發(fā)射儀器，

4、特點是便攜，電池供電，經(jīng)常成為用于閥門泄漏等 專用應用的專用聲發(fā)射儀器。 數(shù)字聲發(fā)射儀器還是全波形聲發(fā)射儀器，即聲發(fā)射參數(shù)是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件產(chǎn)生還是軟件產(chǎn)生。硬件產(chǎn)生與 軟件產(chǎn)生聲發(fā)射參數(shù)有何不同？唯一的不同在于硬件產(chǎn)生聲發(fā)射參數(shù)可以數(shù)千數(shù)萬倍于軟件產(chǎn)生聲發(fā)射參數(shù)不丟 失時間段的數(shù)據(jù)，即如假設某時間段有海量 N個按時間段均勻分布的聲發(fā)射信號，如硬件產(chǎn)生聲發(fā)射參數(shù)會漏檢 5個聲發(fā)射信號則軟件產(chǎn)生聲發(fā)射信號會漏檢 5千或5萬個聲發(fā)射信號。之所以有如此大的差異是因為目前的普 通計算機與數(shù)據(jù)采集外設系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通過率不能滿足聲發(fā)射信號大數(shù)據(jù)量波形數(shù)據(jù)不丟失傳輸。例如，最大采樣 速度為10M，采樣精度16

5、35 位，通道數(shù)8,則波形數(shù)據(jù)量為10M X2 X 8=160MB/s ,遠遠大于目前計算機與外設 之間的理論數(shù)據(jù)通過率， USB2.0為60MB/s （480Mbps ） , PCI為132MB/S ,因此會導致大量數(shù)據(jù)丟失。實際 數(shù)據(jù)通過率更是遠小于理論數(shù)據(jù)通過率，各聲發(fā)射儀器廠商宣稱的為 USB2.0為40MB/S , PCI為30MB/S ,對 上例情況10M16位8通道波形數(shù)據(jù)通過率僅為 25% （USB2.0 ）和12.5% （PCI）。但很多聲發(fā)射應用要求不允 許任一時間段的信號丟失，例如裂紋開裂瞬間信號丟失就是漏檢等。這也是為什么目前主要聲發(fā)射儀器廠商都要 在數(shù)據(jù)采集單元對大數(shù)

6、據(jù)量波形數(shù)據(jù)進行連續(xù)實時信號處理提取轉(zhuǎn)換成為小數(shù)據(jù)量的聲發(fā)射參數(shù)數(shù)據(jù)后再傳送到 計算機，保證任何時間段信號不丟失或少丟失。 圖4.1-2顯示波形數(shù)據(jù)產(chǎn)生參數(shù)的原理和數(shù)據(jù)量減少的效果。原理是將的數(shù)字波形信號轉(zhuǎn)換成波形包絡，再 進而用幅度、持續(xù)時間、上升時間，到達時間等聲發(fā)射參數(shù)來表述這個包絡。一個聲發(fā)射信號（如鉛筆芯折斷信 號）往往可以有10萬個點數(shù)值的離散聲發(fā)射數(shù)字波形數(shù)據(jù)（假設信號長度即圖中持續(xù)時間為 10ms ,采樣速度 10MPS ），轉(zhuǎn)換成聲發(fā)射參數(shù)（圖中的幅度、上升時間等）可以只有 10個點數(shù)值（1個包絡，假設用10個聲發(fā) 射參數(shù)來表述這個包絡），數(shù)據(jù)壓縮 1萬倍。目前市場上絕大多數(shù)

7、聲發(fā)射儀器都是數(shù)字聲發(fā)射儀器。 圖4.1-2 波形-包絡-參數(shù) 數(shù)字聲發(fā)射儀由于需要實時硬件產(chǎn)生聲發(fā)射參數(shù)，只能專門研發(fā)具有實時硬件信號復雜處理的專用數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)，不能使用通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。相對于通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，數(shù)字聲發(fā)射儀的專用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)市場規(guī)模要小 成百上千甚至多少萬倍，而數(shù)字聲發(fā)射儀的研發(fā)成本由于要增加研發(fā)實時硬件高速信號復雜處理內(nèi)容要遠高于通 用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，這些都導致數(shù)字聲發(fā)射儀的專用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的價格遠高于通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 全波形聲發(fā)射儀是采用通用數(shù)據(jù)采集裝置先傳送波形數(shù)據(jù)到計算機， 然后再由計算機軟件產(chǎn)生聲發(fā)射參數(shù)（幅 度等）。這種方式參數(shù)（幅度等）的產(chǎn)生要求大數(shù)據(jù)量的波

8、形數(shù)據(jù)先送到計算機， 顯然會受計算機通訊能力瓶頸的 限制，大量時段的數(shù)據(jù)會丟失，不適用數(shù)據(jù)量大通道數(shù)多情況。由于全波形聲發(fā)射儀可采用通用數(shù)據(jù)采集卡，價 格低廉，是允許大量丟失數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量小，通道數(shù)少的選擇，也是部分高校等用戶自搭建聲發(fā)射系統(tǒng)的選擇 （采 購通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)價格低廉，自己編寫滿足需要的軟件） 。 上升時間 幅 持續(xù)時間 V - 36 4.2多通道數(shù)字聲發(fā)射儀 綜上所述，目前聲發(fā)射儀器的主流種類是有線 /多通道/數(shù)字/通用聲發(fā)射儀，簡稱數(shù)字聲發(fā)射儀，估計占市場 份額的90% ,95%甚至更高的比例。多通道數(shù)字聲發(fā)射儀目前更是大型工程結構聲發(fā)射檢測如壓力容器聲發(fā)射檢 測的唯一選擇，下

9、面對多通道數(shù)字聲發(fā)射儀進行進一步的介紹。 圖4.2為多通道數(shù)字聲發(fā)射儀的功能結構框圖。主要分為模擬信號調(diào)理、摸 /數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字信號處理、 PC電 腦通訊、電源5個模塊。 信號調(diào)理 模數(shù)轉(zhuǎn)換 數(shù)子信號處理 PC通訊 第2通道 第3通道 圖4.2多通道數(shù)字聲發(fā)射儀功能結構框圖 模擬信號調(diào)理電路功能是通過信號放大、縮小、阻抗變換、濾波使前置放大器輸入的模擬信號調(diào)理成為模數(shù) 轉(zhuǎn)換電路能輸入的信號。例如前置放大器的輸出是土 10v，阻抗50 Q,而模數(shù)轉(zhuǎn)換的輸入要求是 0-2v , 1MQ 模擬信號調(diào)理電路對信號的測量精度和信噪比都有較大影響。 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的功能是將連續(xù)的模擬聲發(fā)射波形信號轉(zhuǎn)換成為離散

10、的數(shù)字聲發(fā)射波形信號。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的 采樣速度、采樣精度等參數(shù)決定聲發(fā)射信號的測量失真度與精度。 數(shù)字信號處理是聲發(fā)射數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)差異最大的部分，其功能是在大數(shù)據(jù)量的數(shù)字聲發(fā) 射波形信號基礎上計算處理提取出小數(shù)據(jù)量的幅度、計數(shù)、持續(xù)時間等聲發(fā)射參數(shù)，通常數(shù)據(jù)量的減少可達到數(shù) 千數(shù)萬倍。例如一個 5ms時間長度的數(shù)字波形信號，如采樣速度為 10MPS，采樣精度為16位，則其數(shù)據(jù)量為 1MB,而對應提取成聲發(fā)射參數(shù)的數(shù)據(jù)兩小于 100，即壓縮了 1萬倍。數(shù)字信號處理還可以提供數(shù)字濾波器、頻 譜分析、波形前后采樣、門限觸發(fā)等功能，極大地提高了聲發(fā)射檢測的能力。 PC電腦通訊目前主要

11、有兩種， USB2.0和PCI協(xié)議通訊。2007年前PCI接口曾獨領風騷多年，幾乎所有的 多通道數(shù)字聲發(fā)射儀都是 PCI通訊插槽結構。自從 2007年中國聲華科技公司在美國的聲發(fā)射會議上展出了世界 第一臺USB2.0通訊的多通道數(shù)字聲發(fā)射系統(tǒng)， USB2.0多通道數(shù)字聲發(fā)射儀因為有直接連接筆記本電腦的方便 持續(xù)時間持續(xù)時間 信號輸入前放模擬波形 模數(shù)轉(zhuǎn)換前 模數(shù)轉(zhuǎn)換后 模擬波形 數(shù)字波形 參數(shù)和波形 PC電腦 -1 0 1 2 3 4 5 6 37 性，通訊速度等指標不遜色甚至超過臺式計算機插槽 PCI通訊，正在成為多通道數(shù)字聲發(fā)射儀的主要通訊接口。 4.3多通道數(shù)字聲發(fā)射儀的主要技術指標 綜

12、上所述，多通道數(shù)字聲發(fā) 射儀器的實質(zhì)就 是計算機控制的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，因此通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要技 術指標也是多通道數(shù)字聲發(fā)射儀的主要技術指標 ，即數(shù)據(jù)采集單元與計算機的通訊方式、數(shù)據(jù)通過率、最大采 樣 速率、采樣精度等。 聲發(fā)射儀器不同于 通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在于硬件實時聲發(fā) 射參數(shù)提取。這是因為目前的普通計算機與數(shù)據(jù)采集 外設系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通過率不能滿足聲發(fā)射信號大數(shù)據(jù)量波形數(shù)據(jù)不丟失傳輸。例如，采樣速度為 10M,采樣精度 16位，通道數(shù)8,則波形數(shù)據(jù)量為10M X 2 X 8=160MB/s ,遠遠大于目前計算機與外設之間的理論數(shù)據(jù)通過率， USB2.0為60MB/s (480Mbps ) ,

13、PCI為132MB/S ,因此會導致大量數(shù)據(jù)丟失。實際數(shù)據(jù)通過率更是遠小于理 論數(shù)據(jù)通過率，各聲發(fā)射儀器廠商宣稱的為 USB2.0為40MB/S , PCI為30MB/S，對上例情況10M16位8通道 波形數(shù)據(jù)通過率僅為 25% (USB2.0 )和12.5% (PCI)。但很多聲發(fā)射應用要求不允許任一時間段的信號丟失， 例如裂紋開裂瞬間信號丟失就是漏檢等。這也是為什么目前主要聲發(fā)射儀器廠商都要在數(shù)據(jù)采集單元對大數(shù)據(jù)量 波形數(shù)據(jù)進行連續(xù)實時信號處理提取轉(zhuǎn)換成為小數(shù)據(jù)量的聲發(fā)射參數(shù)數(shù)據(jù)后再傳送到計算機，保證任何時間段信 號不丟失或少丟失。 因此聲發(fā)射儀器特有(不同于通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng))的重要技術指

14、標為實時連續(xù)聲發(fā) 射參數(shù)通 過率和聲發(fā)射參數(shù)分析顯示。 綜上，聲發(fā)射儀主機的主要技術指標總結如下表 ：38 表1:多通道數(shù)字聲發(fā)射儀器的主要技術指標 技術指標名稱 技術指標定義或內(nèi)容 技術指標說明 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與計算 機的通訊方式 USB2.0或PCI通訊 USB2.0通訊可直接連接筆記本電腦，可不受機箱插槽數(shù) 量限制和機箱個數(shù)限制擴充成更多通道數(shù)系統(tǒng)。 實時聲發(fā)射參數(shù)通過 率，HN/s 系統(tǒng)每秒連續(xù)實時多少個 hits的參數(shù)數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)采 集系統(tǒng)送達到計算機 通常為每秒幾萬至幾十萬組 hits參數(shù)數(shù)據(jù)。通過率越高 越不會丟失數(shù)據(jù)，更適用于通道數(shù)多的大系統(tǒng)及大量參 數(shù)數(shù)據(jù)的應用場合 實時聲發(fā)射波

15、形數(shù)據(jù) 通過率，MB/s 系統(tǒng)每秒連續(xù)實時多少字 節(jié)（MB的波形數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)送達到計算機 通常為每秒十至幾十 MB通過率越高丟失的波形數(shù)據(jù)越 少，更適用于需要大量波形數(shù)據(jù)的應用場合 最大采樣速率，MSPS 注1 單位時間AD轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)點數(shù) 通常為每秒1M至40M個AD轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)點。最大采樣速率 越高所采數(shù)據(jù)失真誤差越小，但單位時間的數(shù)據(jù)量越大 導致按時間段計算丟失的波形數(shù)據(jù)越多，設備成本也會 大幅度增加。應針對信號頻率選擇最大采樣速率。注1 采樣精度，bit 通常16bit、18bit ,即波 形數(shù)據(jù)幅度量程按216或218 的分割間隔為最小分辨幅 度 10V量程幅度16bit精度的測量誤

16、差為 0.15mV、18bit精 度的為0.038mV。18bit精度的成本顯著大于 16bit精度 的成本。應根據(jù)檢測需要和成本來選擇。 實時數(shù)字濾波器 是否能任意設置濾波器頻 率窗口，是否能有效提取指 定頻率窗口內(nèi)的數(shù)據(jù)，有效 濾去窗口外的數(shù)據(jù) 噪聲去除或有意義的信號提取是聲發(fā)射檢測是否有效的 決定因素，因此有效的實時數(shù)字濾波器常常是成功應用 的得力工具。可采用人工數(shù)據(jù)實驗驗證濾波器的性能效 果。 目上述主要技術指標外，還有聲發(fā)射參數(shù)種類數(shù)量、定位分析、參數(shù)分析、小波分析等常用聲發(fā)射技術性能指標，其內(nèi) n各型號聲發(fā)射儀大體相似，未在此具體羅列。 注1:最大采樣速率與幅度峰值誤差的關系39

17、A=1-cos（2 it t/T ） t A=1-cos（兀 f/s） . （ 1） A為測量幅度誤差；T=1/f （T被測信號的周期，f為被測信號頻率） ；t=T/2n （t為波形峰值偏離實際信號峰值的 最大偏離時間） ，n=s/f （s為最大采樣率），那么t=1/2s Amplitude 以聲發(fā)射檢測的上限頻率 400KH功例，按上述（1）計算得到不同采樣速度對應的信號幅度測量誤差 .上圖第一個 周期為10倍頻率采樣，4M睬樣率下重構波形（藍色），右側(cè)周期為2妹樣率下的重構波形（紅色），可以很明顯看 出理論最大誤差的區(qū)別。具體的計算如下表所示，當采樣率 5M時，理論最大誤差為0.3dB ,

18、 10唳樣率時為0.07dB, 如下表。以400KHz, 10V正弦信號為例： 表2:不同采樣速度對應的信號幅度測量誤差為下表 幅度誤差(dB) A(dB)=20lg A 幅度誤差（電壓值） （10為標準幅度值） A=cos（兀 x f/s） 信號頻率 采樣速度 A(dB) A f(kHz) S(MSPS) -10.2004 6.90983 400 1 -1.84085 1.90983 400 2 -1.14688 1.23693 400 2.5 -0.7854 0.86455 400 3 -0.27726 0.31417 400 5 -0.06876 0.07885 400 10 -0.01

19、716 0.01973 400 20 -0.00762 0.00877 400 30 -0.00429 0.00493 400 40 注：使用者可根據(jù)自己的需求選擇不同的采樣率配置。 如按一般的信號采集電壓精度不大于 5%勺要求（電壓值）作為標準來看，從上表可得出采樣率大于等于 5MSPS 可滿足。10MSPS勺誤差是 0.06876dB已小于0.1dB,40MSPS的誤差是0.00429dB，對于大多數(shù)測量 0.1dB誤差和 0.004dB的誤差已經(jīng)沒有實際意義?？紤]到采樣率高會導致數(shù)據(jù)大量增加，丟失數(shù)據(jù)的可能性增加以及更高的采 購價格等，對于400KHz信號頻率的科研應用選用 10MSPS

20、樣率就能充分滿足。 注2:實時數(shù)字濾波器 有效提取有意義信號在很多應用場合是成功應用的關鍵。特別是有意義信號淹沒或混雜在各種頻率幅度的噪聲信 號中。配合實時FFT功能的實時數(shù)字濾波器是有效提取有意義信號的有效工具之一。測試實時數(shù)字濾波器的方法 可人工產(chǎn)生多種頻率的信號，測試對某窄頻帶信號能否有效提取和抑制。濾波器應可對波形和實時聲發(fā)射參數(shù)同 時或單一數(shù)據(jù)有效，這樣既可直觀看到濾波器的波形和參數(shù)濾波效果，又可在實際數(shù)據(jù)采集時不采集大數(shù)量波形 僅對聲發(fā)射參數(shù)有效。 40 4.4信號電纜 從前置放大器到多通道數(shù)字聲發(fā)射檢測儀主機即數(shù)字采集系統(tǒng)，往往需要很長的 信號傳輸線和前置放大器的供電電纜， 通常

21、采用同軸電纜完成信號傳輸和前放供電這 兩個任務。同軸電纜是由一根空心的外圓柱導體和一根位于中心軸線的內(nèi)導線組成， 內(nèi)導線和圓柱導體及外界之間用絕緣材料隔開。同軸電纜主要用于視頻通訊領域， 主 要有 5050 歐和 7575 歐兩種。聲發(fā)射儀器多使用阻抗 5050 歐的同軸電纜。 4.54.5 前置放大器 傳感器輸出的信號的電壓有時低至微伏數(shù)量級，這樣微弱的信號，若經(jīng)過長距離 的傳輸，信噪比必然要降低?？拷鼈鞲衅髟O置前置放大器，將信號提到一定程度，常 用有 3434、4040 到 6060 分貝，再經(jīng)過高頻同軸電纜傳輸給信號的處理單元。前放的輸入是 傳感器輸出的模擬信號，輸出是放大后的模擬信號，

22、前放是模擬電路。 傳感器的輸出阻抗比較高，前置放大器需要具有阻抗匹配和變換的功能。有時傳 感器的輸出信號過大，要求前置放大器具有抗電沖擊的保護能力和阻塞現(xiàn)象的恢復能 力。并且具有比較大的輸出動態(tài)范圍。 前置放大器的一個主要技術指標是噪聲電平， 一般應小于 1010 微伏。有些特殊用途 的前置放大器，噪聲電平應小于 2 2 微伏。 對于單端傳感器要配用單端輸入前置放大器,對于差動傳感器要配用差動輸入前 置放大器，后者比前者具有一定的抗共模十擾能力。 前置放大器一般采用寬頻帶放大電路。頻帶寬度可以在 5050 千赫到 2 2 兆赫范圍內(nèi)， 在通頻帶內(nèi)增益的變動量不超過 3 3 分貝。使用這種前置放

23、大器時，往往插入高通或者 帶通濾波器抑制噪聲。這種電路結構的前置放大器適應性強，應用較普遍。 綜上所述，在聲發(fā)射系統(tǒng)中，前置放大器占有重要的地位，整個系統(tǒng)的噪聲由前 置放大器的性能所左右。前置放大器在整個系統(tǒng)中的作用就是要提高信噪比， 要有高 增益和低噪聲的性能。除此以外，還要有具有調(diào)節(jié)方便，一致性好，體積小等優(yōu)點。 此外，由于聲發(fā)射檢測通常在強的機械噪聲（頻帶通常低于 50KHz50KHz）、液體噪聲（通常 100KHz100KHz1MHz1MHz）和電氣噪聲的環(huán)境中進行，因此前放還應具有一定的強抗十擾能力 和排除噪聲的能力。 前放的主要性能指標為： 放大倍數(shù)：3434、4040 或者 60

24、dB60dB 通頻帶：50KHz 50KHz 300KHz300KHz、20KHz 20KHz 1000KHz 1000KHz 等 輸入噪聲電壓：5uv5uv 前置放大器主要由輸入級放大電路、中間級放大電路、濾波電路、輸出級電路組 成。輸入級前置放大是控制噪聲的關鍵部分，最好選用超低噪聲的寬帶集成放大器； 中間級放41 大電路主要作用提高放大電路，采用寬帶、高增益、低噪聲運算放大器，主 要問題是如何防止和消除自激；濾波電路是有效地監(jiān)測出我們所關心的聲發(fā)射信號； 輸出級放大電路要選擇低輸出阻抗的運放，以便提高帶負載能力。 前置放大器也可與傳感器組成一體化的帶前置放大器的傳感器，即將前置放大器 置

25、入傳感器外殼內(nèi)，通常需要設計體積小的前置放大器電路。 4.2.34.2.3 濾波器 在聲發(fā)射檢測儀器中，為了獲得高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，避免噪聲的影響，在整個系統(tǒng)的 適當位置插入濾波器?？梢杂袨V波器的位置有前置放大器，模數(shù)轉(zhuǎn)換前的調(diào)理電路， 模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號處理電路和 PCPC 計算機的軟件濾波器。濾波器的工作頻率是根 據(jù)環(huán)境噪聲（多數(shù)低丁 5050 千赫）及材料本身聲發(fā)射信號的頻率特性來確定，通常在 6060 到 500500 千赫范圍內(nèi)選擇。若采用帶通濾波器在確定工作頻率 f f 后，需要確定頻率窗 口的寬度，即相對寬度 f/ff/f。若 Af/fAf/f 太寬易丁引入外界噪聲，失去了濾波作用；若 f/ff/f 太窄，檢測到的聲發(fā)射信號太少，降低了檢測靈敏度。因此，一般采用 f=+0.1f f=+0.1f 到+0.2f+0.2fo o此外，在確定濾波器的工作頻率時，應注意濾波器的通頻帶要與傳感器的諧 振頻率相匹配。濾波器可采用有源濾波器，也可采用無源濾波器，一般都要求衰減大 于每倍頻程 2424 分貝。 門限電壓可以分為固定門限電壓和浮動門限電壓兩種。對丁固定門限電壓，可在 一定信號水平范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)整或者斷續(xù)調(diào)整， 可采用 D/AD/A 數(shù)摸轉(zhuǎn)換器件產(chǎn)生需要的門 檻電壓。早期的門檻比較器電路采用施密特