Introduzione del Metodo di Focalizzazione Totale nel campo NDT
Il Metodo di focalizzazione totale (TFM) ha portato molto entusiasmo nel campo dei controlli non distruttivi (NDT). Tuttavia esistono delle problematiche che non sono state ancora risolte con il TFM, come la scelta della modalità di propagazione ottimale (serie d'onda) per una data ispezione. Alcuni tra i primi applicatori di questo metodo hanno realizzato velocemente che usando l'erronea modalità si perdeva un'indicazione dall'intera schermata. Ovviamente questo produce delle gravi ripercussioni.
Problematiche nella scelta delle configurazioni ottimali mediante il TFM
Quando si sceglie una modalità di propagazione (serie d'onda) per una data ispezione, l'operatore deve sapere quale tipo di difetto può verificarsi nella componente da ispezionare. Il tipo di difetto fornirà alcune informazioni sull'orientazione del riflettore, il quale risulta critico quando si effettua un'ispezione con il controllo a ultrasuoni (UT). Con gli UT convenzionali, gli UT phased array o il TFM il principio di base rimane lo stesso. La probabilità di rilevamento (POD - probability of detection) è maggiore quando l'angolo di incidenza del fascio acustico trasmesso è uguale all'angolo di riflessione nel riflettore target. Un altro aspetto da considerare sono i parametri della sonda In funzione della sonda usata, le onde acustiche potrebbero non essere in grado di raggiungere il difetto target con un'ampiezza adeguata. Sebbene la zona TFM sia definita in una particolare posizione, è possibile che la fisica non permetta a una specifica sonda di focalizzare fino a una certa distanza nella componente. Esistono numerosi fattori da considerare, tuttavia come è possibile semplificare e assicurare che l'ispezione sia efficace?
Diverse modalità |  | Stessa posizione della sonda |
 TD |  TTT |  LLL |
Figura 1- Diversi modalità usate per provare a acquisire immagini di una serie di SDH. In questo caso, il campione è molto spesso e le modalità auto-tandem (TTT e LLL) sono scarsamente adeguate.
Soluzione mediante lo strumento di modellazione della Mappatura dell'Influenza Acustica
Il rilevatore di difetti phased array OmniScan® X3 integra un piano di scansione. Questo comprende uno strumento di modellazione della Mappatura dell'Influenza Acustica (AIM) che è stato specificatamente progettato per l'ispezione TFM. Lo strumento AIM aiuta gli utenti a selezionare l'ottimale modalità di propagazione, o serie d'onda, per la propria ispezione.
Figura 2- Piano di scansione OmniScan X3 in modalità TFM con la Mappatura dell'influenza acustica (AIM) generata per la sonda, lo zoccolo e il campione di riferimento illustrato nella Figura 1. Prevede la copertura e fornisce un valore dell'Indice si Sensibilità (41,42) per la serie d'onda TT. L'immagine TFM risultante è illustrata nella Figura (a sinistra). Il riquadro arancione chiaro nella precedente mappatura di calore rappresenta la zona TFM, cioè l'area di interesse delimitata dall'utente.
 |  |
Figura 3- I modelli AIM prevedono la copertura e la sensibilità per le serie d'onda TTT e LLL in modalità auto-tandem, con i relativi valori dell'indice di sensibilità (SI - Sensitivity Index), 13,89 per la serie d'onda TTT e 2,18 per la serie d'onda LLL. Queste corrispondono alle immagini TFM illustrate nella Figura 1 (in mezzo e a destra) per la serie d'onda TTT e la serie d'onda LLL.
Lo strumento di modellazione AIM considera diversi parametri come la sonda, lo zoccolo, la velocità, lo spessore, la geometria del campione, la tecnica di ispezione, le serie d'onda e, naturalmente, i parametri inseriti dall'operatore nel menu della "Zona di influenza" per descrivere il tipo di difetto considerato.
L'orientazione di un difetto rappresenta il fattore principale che influisce sulla capacità di rilevazione del difetto da parte del fascio sonoro. Il modello AIM dimostra chiaramente all'utente l'efficacia della copertura del segnale per uno specifico angolo e un dato difetto. Uso dello strumento di modellazione AIM per la determinazione della migliore modalità di propagazioneL'utente definisce l'area di interesse desiderata e in seguito inserisce l'orientazione attesa (in gradi) del difetto oppure seleziona "omnidirezionale" per i difetti che sono di dimensioni minori rispetto alla lunghezza d'onda di ispezione, come la porosità o altri tipi di difetti volumetrici di ridotte dimensioni. Una combinazione di colori identifica chiaramente l'efficacia della sensibilità per ogni parte della zona di influenza. Ogni colore copre un intervallo di tre decibel, indicante la risposta ultrasonora in rapporto all'ampiezza massima:
|
Figura 4- Tre screenshot del piano di scansione di una serie d'onda con i cambiamenti dell'AIM in rapporto alla regolazione dell'orientazione del difetto di −5, −15 e −25 gradi. |
Importanza dell'indice di sensibilità
È importante notare che il valore attuale di ogni colore varia da una mappatura all'altra. Questo si verifica perché l'intervallo dei decibel dei colori in ogni simulazione AIM si misura a partire dalla massima ampiezza prevista dopo la normalizzazione.
Per permettere il confronto tra AIM, viene fornito il valore di Sensibilità dell'Indice (SI). L'SI è un valore in unità arbitrarie che rappresenta la massima sensibilità stimata per un'intera mappatura di una data serie d'onda prima della normalizzazione.
Come è illustrato nelle mappature generate nella Figura 2 e 3, i valori dell'Indice di sensibilità sono i seguenti:
- 41,42 per la serie d'onda TT
- 13,89 per la TTT
- 2,18 per la serie d'onda LLL
Riferendosi solamente alle mappature di calore della Figura 2 e 3, è possibile vedere chiaramente che la copertura prevista per la serie d'onda TTT è insufficiente nella zona TFM (riquadro arancione) tuttavia la serie d'onda LLL e la serie d'onda TT sembrano delle opzioni ugualmente valide. In entrambe queste mappature, le aree rosse e arancioni forniscono una copertura adeguata della zona TFM.
Tuttavia se si confrontano i valori dell'Indice di Sensibilità delle mappature TT e LLL (rispettivamente tra 41,42 e 2,18), è possibile calcolare che la sensibilità delle aree rosse e arancioni sono 19 volte più intense nella mappatura della serie d'onda TT rispetto alla mappatura della serie d'onda LLL.
Maggiore è la sensibilità prevista, migliore è il rapporto segnale-rumore (SNR - signal-to-noise ratio) atteso per quelle aree nell'ispezione TFM.
Sintesi dei vantaggi dello strumento di modellazione AIM per il TFM
In questo esempio, in seguito al confronto delle simulazioni AIM per tre serie d'onda (TT, LLL e TTT), si è potuto prevedere che la serie d'onda TT era in grado di fornire la copertura ottimale della zona TFM con la sensibilità maggiore. Le immagini TFM (in Figura 1), acquisite mediante le corrispondenti serie d'onda, mostrano che lo strumento di modellazione ha correttamente simulato le funzionalità di imaging relativamente al rilevamento di difetti nel blocco di riferimento. Questo dimostra che lo strumento di modellazione AIM aiuta a definire delle ipotesi ottimali per la scelta della modalità di propagazione TFM per l'utente.
Il TFM offre delle opportunità promettenti per le applicazioni di ispezione industriali tuttavia, senza lo strumento di modellazione ottimale, è difficile prevedere la copertura acustica e il livello di sensibilità reali. Il piano di scansione del rilevatore di difetti OmniScan X3 con lo strumento di modellazione AIM permette all'operatore di confermare, in modo affidabile, quale modalità TFM è appropriata per l'ispezione.
Per maggior informazioni sui vantaggi dell'ispezione a ultrasuoni phased array, riferirsi alla nostra nota applicativa "Uso del metodo di focalizzazione totale per migliorare le immagini a ultrasuoni phased array.”
