Nuevas contribuciones al análisis de algoritmos split-spectrum en ensayos no destructivos por ultrasonidos

Zusammenfassung

Actualmente, la mayoría de los esfuerzos en el campo de la inspección de materiales por ultrasonidos se centran en el diseño de algoritmos complejos de detección que asumen que las señales procesadas ya han superado un proceso de eliminación de ruido. Dichas técnicas de eliminación de ruido son de trascendental importancia pues en su calidad y eficiencia radica el éxito de los métodos de post-detección antes mencionados. De entre las más utilizadas destaca el algoritmo Split Spectrum Processing, que a pesar de haber sido desarrollado hace más de 30 años, aún quedan muchos aspectos de su diseño que son susceptibles de mejora y que redundarían en la eficiencia de los métodos de post-detección modernos. En este sentido, el presente trabajo pretende realizar una revisión exhaustiva de los parámetros que intervienen en el diseño del algoritmo Split Spectrum Processing que sirva para establecer criterios objetivos que ayuden al investigador a explotar sus posibilidades al máximo posible. Además, se presentará un nuevo diseño de banco de filtros a la vez que se revisarán los métodos de recombinación utilizados proponiendo algunas modificaciones a los mismos que mejoren los resultados obtenidos. Por último, se realizará una aproximación al algoritmo desde la perspectiva de la detección que permita caracterizar estadísticamente los diferentes métodos mediante el cálculo de sus probabilidades de detección y falsa alarma. Para lograr estos objetivos se han diseñado modelos analíticos completos tanto de las fuentes de la señal (transductores ultrasónicos) como de los medios a analizar (materiales), siguiendo diferentes modelos estadísticos complejos para caracterizar el comportamiento dispersivo de los materiales. Entre los resultados más interesantes destacan el diseño de un nuevo banco de filtros equiespaciados de ancho de banda variable ecualizados en energía que junto con las técnicas de descarte de bandas ha demostrado superar en gran medida los resultados obtenidos por los algoritmos clásicos. Se ha demostrado que el método de recombinación de Multiplicación en Frecuencia es muy superior al resto de métodos utilizados habitualmente, especialmente cuando se combina con el nuevo banco de filtros. Asimismo, se ha desarrollado una serie de detectores basados en modificaciones de los métodos de recombinación clásicos, completamente caracterizados desde el punto de vista estadístico y que han probado su funcionamiento de forma satisfactoria. Por último, se ha diseñado un software de análisis para la caracterización de materiales basado en los algoritmos y mejoras propuestas en este trabajo, en respuesta a una solicitud de colaboración con el Pacific Northwest National Laboratory de los Estados Unidos con unos resultados muy satisfactorios.