ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Зависимость воспроизведенного сигнала от параметров, характеризующих поле дефекта (размера дефекта, глубины его залегания и положения магнитной лепты) из "Техника магнитографической дефектоскопии " Выше было показано, что спектр плотности мощности шума магнитной ленты распределен равномерно по всей полосе воспроизводимых частот. Следовательно, представляет интерес расчет оптимальных параметров воспроизводящего устройства для выявления на фоне белого шума ленты незначительных сигналов информации. Особое значение придается разработке малоинерционных и высокочувствительных датчиков. Здесь следует обратить внимание на то, что решение этой задачи (расчет оптимальной инерционности или постоянной времени датчика) зависит от того, необходимо ли воспроизвести характер изменения сигнала или необходимо обнаружить наличие сигнала, не ставя к параметрам условия точного воспроизведения его формы. При решении многих проблем дефектоскопии достаточно исходить из учета второго условия. [c.143] При выполнении соотношения (5.16) за эффективное время регистрации сигналы могут успевать нарастать лишь до значения р=1—ехр(—feo) =0,792 от максимального. Таким образом, коэффициент ko и определяет степень оптимальной инерционности датчика при регистрации импульса прямоугольной формы. [c.145] Таким образом, расчет то при воздействии импульса произвольной формы в первом приближении сводится к уже рассмотренному воздействию прямоугольного, для которого оптимальный коэффициент инерционности о= 1,25. [c.146] Следовательно,,чем больше значение т по сравнению с длительностью t регистрируемого сигнала, тем ближе к идеальным условиям интегрирования расчеты и тем точнее выполняется соотношение (5.18). Однако оптимальная постоянная т сравнима со значением t, поэтому при изменении формы регистрируемого импульса шунтирующее действие активной составляющей нагрузки выходной цепи датчика проявляется по-разному и приведенные выше расчеты оптимальной инерционности датчика при выделении сигнала, нарастающего по произвольному закону, выполняются с приближением. [c.146] Ввиду практически бесконечного разнообразия форм регистрируемых импульсов целесообразно по значениям постоянной времени для отдельных импульсов наиболее характерной аппроксимированной формы построить график оптимальной инерционности, который можно использовать в любом конкретном случае без выполнения расчета. Так как при этом форма сигнала не воспроизводится и выходной сигнал не успевает нарастать до максимального, то для каждого случая определяется и относительный уровень выходного сигнала. [c.146] Будем считать граничными импульсы прямоугольной и треугольной форхмы, а промежуточными — трапецеидальной, так как любой импульс можно линейно-кусочной аппроксимацией представить в виде трапеции. Задача оптимального выделения сигналов прямоугольной формы на фоне белого шума решена выше (см. также [137, 138]). [c.146] По уравнению (5.26) определяется максимальное напряжение на выходе / С-фильтра при интегрировании токового импульса единичной амплитуды. [c.148] Для удовлетворения условия С о = onst производная амплитуды регистрируемого импульса и длительность времени ts должны быть неизменными. Значение k = ko, при котором первая производная (5.34) для заданного параметра формы сигнала а обращается в нуль, и будет оптимальным. [c.150] На основании этого выражения составлены уравнения для конкретных значений а, в результате рещения которых получены оптимальные значения ко и построена зависимость Ло = /(а) (рис. 5.5). [c.150] При достижении максимума отнощения сигнал/шум полезный сигнал никогда не успевает нарастать до максимальной величины, так как при этом обеспечивается передача лишь основных, несущих наибольшую энергию, гармонических составляющих спектра. Очевидно, при оптимальной выявляемости сигнала на выходе датчика всегда содержится дополнительная динамическая погрешность измерения, так как при изменении длительности сигнала и неизменной амплитуде меняется уровень р. Для исключения этой погрешности необходимо, чтобы при регистрации импульса минимальной длительности сигнал на выходе 7 С-фильтра успевал нарастать до максимальной величины. Так как для выполнения этого требования расчетные значения к очень велики, то минимально допустимая величина к определяется из условия передачи активной ширины спектра сигнала. [c.151] М режимов. Как и следовало ожидать, при а=1 и а = 100 величина М для трапецеидального импульса совпадает с М для импульсов треугольной и прямоугольной формы, что подтверждает справедливость и универсальность уравнения (5.34). [c.152] Следует отметить, что при большом диапазоне изменения значений а от 1 до 100 скорость изменения к м М в функции от а резко падает, поэтому для одновременного удовлетворения противоречивого требования (изучения этой зависимости во всем диапазоне и в линейном масштабе) по оси абсцисс значения а в отдельных точках меняются скачками. Это также исключает необходимость в дополнительных расчетах, но приводит к появлению на графике характерных изломов, которые не имеют физического смысла (рис. 5.5). [c.152] Из полученных результатов следует, что чем ближе форма полезного сигнала к треугольной, тем больше то и тем меньше оптимальная величина отношения сигнал/шум. Для оптимальной выявляемости импульсных сигналов на фоне белого шума они должны иметь прямоугольную форму. Наименьшее значение то (йо=1,28) наблюдается при выявлении импульсов трапецеидальной формы (а = 4). Относительные потери отношения сигнал/шум в сравнении с импульсом прямоугольной формы составляют при этом примерно 5 %. [c.152] Приведенные результаты получены для симметричных импульсов трапецеидальной формы. Однако так как скорость изменения напряжения на интегрирующей емкости во время длительности заднего фронта интегрируемого импульса намного меньше по сравнению с длительностью переднего, то влияние заднего фронта проявляется слабее и поэтому полученные результаты могут быть использованы при регистрации асимметричных импульсов. [c.152] Таким образом, предложенный метод позволяет рассчитать значение т для любых соотношений б и с предельной простотой. [c.152] Важйо отметить, что при выполнении условия т=то для любых соотношений между 6 н л отношение сигнал/шум в функции от а имеет только одну экстремальную точку, соответствующую абсолютному максимуму чувствительности при значении 6 = , и поэтому в случаях вынужденного отступления от условий оптимальной выявляемости следует стремиться работать при значениях б = 1 и обязательном выполнении условия т = то. [c.153] Таким образом, имеем формулы (5.41) — (5.44), которые приводят к практически близким результатам, причем полученная магнитографическим методом экспериментальная кривая 2 лежит между теоретическими кривыми 1 и 3 (рис. 5.6). Следовательно, можно считать, что приведенные формулы описывают достаточно точно (для целей дефектоскопии) закон убывания тангенциальной составляющей ноля дефекта с ростом толщины слоя металла, покрывающего данный дефект. [c.154] На рис. 5.7, б для иллюстрации сделанного предположения показаны зависимости параметров поля дефекта от ширины закрытого и открытого дефектов. [c.155] Рассмотрим подробнее результаты исследований зависимости ширины магнитного следа на ленте от глубины залегания дефекта. [c.155] Это — один из наиболее важных вопросов магнитной дефектоскопии, связанных с решением проблемы измерения точных размеров дефекта. [c.155] Вернуться к основной статье