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噪声

来源： | 发布日期：2022-07-04

噪声有声学噪声和非声学噪声之分。声学噪声主要是材料噪声，或称为结构噪声，它来源于介质内部不同声阻抗界面上的反射、折射和散射，反映的是介质的微观结构。郭成彬等与德国同事研究了结构噪声特点及传播机理和描述方法，提出了基于扩散模型的结构噪声多次散射理论，为抑制和利用结构噪声提供了基础性的理论依据。非声学噪声主要包括电子电路噪声(简称电噪声)、脉冲噪声、振铃噪声等，来源于仪器电路、模数转换过程等外部检测条件和环境。两者之间有本质差别，分析和处理方式也有所不同。

超声检测信号中通常混杂有不同程度且种类各异的噪声，给材料的缺陷识别和特性表征带来困难。图5-1为一个包含噪声的超声检测信号示例。

目前看来，可以通过声学方法或信号处理方法来提高信噪比，或从噪声背景中识别出有用信号。表5-1对不同噪声的定义、来源及特点进行了比较，并对消除噪声的部分声学方法与信号处理方法进行了简单归纳。下面举例说明平滑处理和滤波技术在抑制噪声中的作用。

表5-1超声检测中的噪声分类

种类

声学噪声

非声学噪声

电噪声

脉冲噪声

振铃噪声

定义

材料噪声，或称为结构噪声

有时也称为仪器噪声

外界因素引入的信号波动：

1）仪器本身波动

2）模数转换过程

3）现场检测条件和环境因素

由换能器振荡和内部反射形成的低频噪声

来源

介质内部不同声阻抗界面上的反射，折射和散射

源于仪器电路中的随机扰动，如：

1）电路中元器件的电子热运动

2）半导体器件中载流子的不规则运动

1）检测仪器

2）多种仪器组合或多台检测仪器联机运行时仪器之间的互相干扰

3）强烈的机械振动与冲击

1）换能器的振荡

2）超声波在换能器内部的反射

特点

反映介质的微观结构。最具有代表性的是奥氏体不锈钢粗晶引起的大量草状回波

1）属于具有各态遍历性的广义平稳随机过程

2）频率范围很宽

1）偶然性

2）满幅性

3）单峰性

4）频率广泛

1）低频噪声

2）信号整体缓慢波动

3）明显影响超声信号的频谱

消除方法

1）声学方法（使用短脉冲，降低超声波频率，使用可控脉冲，使用纵波代替横波，聚焦或TR探头，水平极化横波）

2）信号处理方法，如信号平均技术，滤波技术，小波变换等

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