Development of Ultrasonic Pulse Compression Using Golay Codes

Golay 코드를 사용한 초음파펄스압축법 개발

Conventional ultrasonic flaw detection system uses a large amplitude narrow pulse to excite a transducer. However, these systems are limited in pulse energy. An excessively large amplitude causes a dielectric breakage of the transducer, and an excessively long pulse causes decrease of the resolution. Using the pulse compression, a long pulse of pseudorandom signal can be used without sacrificing resolution by signal correlation. In the present work, the pulse compression technique was implemented into an ultrasonic system. Golay code was used as a pseudorandom signal in this system, since pair sum of autocorrelations has no sidelobe. The equivalent input pulse of the Golay code was derived to analyze the pulse compression system. Throughout the experiment, the pulse compression technique has demonstrated for its improved SNR(signal to noise ratio) by reducing the system's white noise. And the experimental data also indicated that the SNR enhancement was propotional to the square root of the code length used. The technique seems to perform particularly well with highly energy-absorbent materials such as polymers, plastics and rubbers.

범용의 초음파탐상장치에서는 탐촉자를 구동하기 위하여 높은 전압의 좁은 펄스를 사용하는데, 이 펄스의 평균 출력에는 제한이 따른다. 과도하게 높은 전압은 탐촉자를 파괴시키고, 지나치게 긴 펄스는 분해능을 감소시킨다. 긴 폭의 의사렌덤신호를 사용한 펄스압축은 상호관계를 이용하여 분해능을 감소시키지 않고 신호대 잡음비를 개선할 수 있다. 본 연구에서는 Golay 코드를 사용한 초음파펄스압축법을 개발하였다. 이론적으로 펄스압축에서의 신호 특성 및 신호대 잡음비를 계산하기 위하여 Golay 코드의 등 가임펄스를 제안하였고, 이를 실험적으로 증명해 보였다. 렌덤한 잡음신호에 대하여 S/N 비가 Golay 코드의 제곱근에 비례하였고, 이 방법은 고분자, 플래스틱, 고무와 같은 흡수가 큰 재료에서 유용함을 알 수 있었다.