Классификация помех. Электрические помехи
По виду воздействия на сигнал различают аддитивные и мультипликативные помехи.
Помеха n(t), называется аддитивной, если действие этой помехи и полезного сигнала на устройство обработки независимы. Общий сигнал в тракте обработки в случае аддитивной помехи может быть представлен в следующем виде: X(t) = S(t)+n(t)
Помеха называется мультипликативной, если она модулирует полезный сигнал. Общий сигнал в этом случае оказывается равен: X(t) = a∙μ(t)∙S(t),
где S(t) – полезный сигнал; μ(t) – мультипликативная помеха; а – постоянный коэффициент, который показывает глубину модуляции (рис2)
В большинстве случаев при НК имеет место совместное действие мульт-й и аддитивной помехи. Тогда результирующий сигнал можно представить как:
X(t) = a∙μ(t)∙S(t)+n(t)
Большинство помех при НК порождается электрическими процессами. Эти помехи называются электрическими. Они делятся на внутренние (возникают внутри аппаратуры) и внешние.
Существуют так же реверберационные помехи – возникают в результате рассеяния зондирующего излучения на неоднородностях в контролируемом материале.
Электрические помехи можно разделить на 3 класса:
1) флуктуационные; 2) квазигармонические;
3) импульсные.
1) Флуктуационные, представляют собой случайный процесс с нормальным законом распределения плотности вероятности. С физ-й точки зрения, флуктуационные помехи порождаются случайными отклонениями тех или иных физ-х величин от средних значений.
Флуктуационные помехи возникают в местах соединения отельных участков в цепи обработки сигналов; в различных элементах цепи от теплового шума; в источниках полезных сигналов и различного рода усилителях. Наиболее распространенная причина возникновения – тепловое движение.
2) К квазигармоническим помехам относятся сигналы посторонних радиостанций, излучение высокочастотных генераторов промышленного и медицинского назначения. Основным свойством помехи является то, что ширина спектра этого сигнала является чрезвычайно узкой.
3) Импульсные помехи представляют собой последовательность импульсов произвольной формы, произвольной длительности и амплитуды, возникающих в случайные моменты времени. К таким помехам относятся многие виды атмосферных (гроза) и индустриальных воздействий на аппаратуру НК.
Методы борьбы с электрическими помехами
Универсальных способов борьбы с эл. помехами не существует. Наиболее распространенные способы борьбы с электрическими помехами, которые применяются в аппаратуре НК:
1) снижение уровня помех за счёт уменьшения числа источников помех. Этот способ основан на предотвращении возникновения источников помех или их подавлении путём компенсации.
2) подавление помех за счёт исключения паразитных связей и источников помех и каналов передачи полезных сигналов. Это достигается за счёт экранирования цепей и узлов канала связи, за счёт гальванического разделения цепей, за счёт симметрирования цепей передачи и т.д.
3) способ основан на том, что помеха и полезный сигнал не коррелированны. Создаётся принципиальная возможность отделения помехи от полезного сигнала. Отделение полезного сигнала от помехи зачастую основано на использовании различных частотных спектров полезного сигнала и помехи. Данный способ получил название фильтрации. Устройства, которые выполняют фильтрацию, называются фильтрами.
Акустические помехи
При НК акустическим методом чувствительность ограничивает акустические помехи. Их разделяют на внутренние и внешние. Наиболее опасными являются внешние. Их источником является само контролируемое изделие.
Характерным примером внешней акустической помехи может служить внешний сигнал, который возникает в результате отражения акустической волны от шероховатой поверхности изделия. В результате выявляемость дефектов расположенных вблизи таких неоднородностей затрудняется. Сигнал, сформированный в результате отражения поддается статическому описанию, поскольку шероховатости поверхности изделия расположены случайным образом.
Серьезную опасность представляют помехи, порожденные ударами датчиков об ОК. Эти помехи имеют вид импульсов случайной амплитуды и длительности. Статистические свойства таких помех подчиняются закону Пуассона. К возникновению аналогичных помех приводит возникновение на поверхности ржавчины, окалины, наличие песка и т.д.
Наиболее опасны при УЗК реверберационные помехи (порождаемые при отражении УЗ волны от неоднородностей материала, особенно велика эта помеха при контроле материалов, состоящих из различных частиц, н-р, бетон, чугун, гранит). Значительна эта помеха и при РВК. Величина помехи зависит от соотношения среднего р-ра неоднородностей и длины волны зондирующего излучения.
Вследствие случайного расположения рассеивающих микронеоднородностей, непостоянство их размеров, формы и ориентации в пространстве реверберационная помеха представляет собой случайный процесс. Этот случайный процесс имеет нормальный закон распределения плотности вероятности, потому что реверберационная помеха образуется суперпозицией большого числа отражений от неоднородностей. Спектр мощности реверберационной помехи отличается от спектральной плотности зондирующего сигнала только лишь зависящим от времени коэффициентом. В связи с этим реверберационная помеха оказывается коррелированной с зондирующим сигналом, что и обуславливает значительные трудности обнаружения и измерения полезного сигнала.