Která sonda Phased Array je pro kontrolu pomocí TFM ta správná?

Základní principy ultrazvukového testování pořád platí

Pro začátek je třeba si uvědomit, že metoda celkové fokusace (TFM) podléhá stejným fyzikálním zákonům, které platí pro běžné ultrazvukové testování (UT) a Phased Array (PA). Elektronická fokusace pomocí Phased Array představuje možnost konvergovat vícenásobná vlnová čela jednotlivých prvků sond v malé oblasti, které se říká ohnisko. Taková sbíhavost je možná pouze uvnitř blízkého pole sondy Phased Array.

Konec blízkého pole odpovídá poslednímu maximálnímu tlakovému poli podél osy šíření nefokusovaného ultrazvukového paprsku. Ten je definován parametry sondy, jako např. velikostí prvku a frekvencí, ale i rychlostí zvuku v materiálu. V PA je blízké pole oblastí, kde může být provedena fokusace. Mimo tento rozsah je kontrola považována za nezafokusovanou a amplituda paprsku a rozlišení se budou spolu s dráhou zvuku zhoršovat, jak je tomu i u běžné kontroly pomocí ultrazvuku. U TFM platí stejné fokusační limity a limity blízkého pole, což znamená, že to, co platí pro PAUT, platí i pro TFM.

Uvážení charakteristiky sondy a kompromisy ve fokusaci

Frekvence sondy, velikost prvku a počet prvků jsou některé z faktorů, které ovlivňují nastavení a kvalitu kontroly. Protože je například délka blízkého pole přímo úměrná frekvenci sondy a velikosti apertury, je sonda s vyšší frekvencí a větší aktivní aperturou schopna fokusovat dál od čela sondy, čímž nabízí větší zaostřenou oblast a lepší TFM zobrazení. Na druhou stranu je negativně ovlivněno rozlišení v blízkosti povrchu.

Spoléhat se na experimentální zkoušky k určení ideální sondy pro TFM není praktické, a to z důvodu všech přítomných proměnných. To podtrhuje důležitost modelovacího nástroje pro konfiguraci TFM kontrol.

Nezbytnost modelovacích nástrojů pro volbu sondy v rámci kontroly TFM

Modelovací nástroj mapy akustického vlivu (Acoustic Influence Map, AIM) na displeji defektoskopu OmniScan™ X3 vám pomůže předpovědět kvalitu výsledného TFM signálu. Zobrazí očekávanou ultrazvukovou odpověď kombinace dané sondy a klínu pro konkrétní reflektor, který využívá zvolenou vlnovou sadu. Takto vám pomůže učinit správné rozhodnutí, včetně volby sondy a klínu vhodných pro vaše nastavení.

Pokud o AIM uvažujete jako teplotní mapě zobrazující oblast s největší reakcí amplitudy, je Index citlivosti maximální teplotou. Neexistuje žádný limit, jak „horký“ má být, ale obecně platí, že čím teplejší, tím lepší. Porovnáním predikovaného indexu citlivosti mapy AIM, jenž je generovaný pro danou sadu parametrů (tzn. zvolenou sondu, klín, tvar a úhel odrazu, vlnovou sadu atd.), s jinou mapou AIM získáte představu o tom, s jakou konfigurací dosáhnete nejlepšího výsledku pro své kontrolní potřeby.

AIM: Příklad dopadu rozteče sondy na citlivost TFM

Následující snímky jsou AIM simulacemi, kde frekvence sondy (5 MHz) i ostatní nastavení jsou stejné, ale velikost prvku (rozteč) se liší. V tomto příkladu, kdy je velikost prvků na aktivní ose zvýšena, dojde také k nárůstu indexu citlivosti.

Model sondy 5L64-A32: celková aktivní apertura 32 × 10 mm, rozteč 0,5 mm, kóta 10 mm, vlnová sada TT pulse-echo Index citlivosti: 20,14

Model sondy 5L64-A12: celková aktivní apertura 38,4 × 10 mm, rozteč 0,60 mm, kóta 10 mm, vlnová sada TT pulse-echo Index citlivosti: 30,21

Model sondy 5L64-NW1: celková aktivní apertura 64 × 7 mm, rozteč 1,00 mm, kóta 7 mm, vlnová sada TT pulse-echo Index citlivosti: 42,54

AIM: Příklad dopadu frekvence sondy na citlivost a pokrytí

Frekvence sondy má také vliv na simulaci mapy AIM a v podstatě i kontrolu TFM: čím vyšší je frekvence sondy, tím delší je přenos z blízkého pole do pole vzdáleného. Všimněte si, že v níže uvedených příkladech je hodnota indexu citlivosti vyšší u vyšší frekvence sondy a zabarvení mapy AIM je v celém pásmu přeslechu více konzistentní, což znamená menší odchylky v amplitudě, a tedy velikosti indikace, s rostoucí dráhou zvuku.

Model sondy 5L64-A32: frekvence 5 MHz, celková aktivní apertura 32 × 10 mm, rozteč 0,5 mm, kóta 10 mm, vlnová sada TT-TT
Index citlivosti: 18,68

Model sondy 10L64-A32: frekvence 10 MHz, celková aktivní apertura 32 × 10 mm, rozteč 0,5 mm, kóta 10 mm, vlnová sada TT-TT
Index citlivosti: 27,38

Kromě praktického modelovacího nástroje, např. mapy AIM, by měla řádná příprava a dobrý plán TFM skenování zahrnovat strategii volby sondy a zkoušky proveditelnosti, aby byla adekvátně pokryta celá oblast zájmu a aby kvalita signálu byla dobrá.

Související obsah

Volba nejlepšího režimu šíření pro reflektor s použitím modelovacího nástroje AIM v rámci kontroly TFM (metody celkové fokusace)

4 hlavní aspekty pro vytvoření strategie TFM za účelem kontroly svarů odpovídající předpisům

Video: Základní principy FMC-TFM