Il rilevatore di difetti a ultrasuoni phased array (PAUT) OmniScan® X3 integra le funzionalità avanzate di acquisizione e elaborazione dei dati conosciute come Acquisizione della matrice completa e Metodo di focalizzazione totale (FMC/TFM). Questa tecnica ottimizza i segnali della sonda in modo da ottenere immagini migliori e risultati più affidabili in specifiche applicazioni.
Non abbiamo solamente aggiunto le funzionalità FMC/TFM al rilevatore di difetti OmniScan ma le abbiamo anche migliorate. In questo post del blog, abbiamo trattato i 3 modi attraverso i quali abbiamo migliorato le funzionalità FMC/TFM. Innanzitutto consideriamo gli aspetti fondamentali.
Cos'è l'FMC?
L'Acquisizione della matrice completa (FMC - Full matrix capture) rappresenta una strategia di acquisizione dei dati in grado di acquisire ogni possibile combinazione di trasmissione e ricezione per una serie di trasduttori, in altri termini le informazioni acustiche complete fornite da tutti gli elementi della sonda phased array. Ogni singolo elemento trasmette mentre tutti gli altri elementi della serie ricevono o "ascoltano" i segnali di ritorno. Questo permette di generare una matrice di A-scan elementari che compongono il dataset dell'FMC. Diversamente dall'acquisizione phased array, con il metodo FMC non c'è ritardo o orientazione del fascio eseguito mediante leggi focali programmate.
Cos'è il TFM?
L'elaborazione del Metodo di focalizzazione totale (TFM) sviluppa i dati acquisiti dall'FMC. Gli algoritmi TFM utilizzano delle variabili specifiche per organizzare in serie di onde i numerosi dati A-scan elementari contenuti nei dataset FMC. Queste serie di onde o modalità di propagazione rappresentano un percorso di onde ultrasonore, il quale parte dal trasmettitore, raggiunge la posizione del pixel dell'immagine e ritorna al ricevitore (inclusi i riflessi), definito dai tipi di onde per ogni semipasso del percorso, trasversale (T) o longitudinale.
Quando si scansiona la componente da ispezionare mediante la sonda PA, nel rilevatore di difetti OmniScan X3 i dati FMC sono registrati e acquisiti con encoder durante l'elaborazione TFM. Le immagini TFM risultanti sono visualizzate in tempo reale per tute le serie di onde selezionate (fino a quattro serie alla volta). La stessa serie di dati FMC viene rielaborata diverse volte per generare diversi parametri di ricostruzioni per una data posizione dell'encoder.
L'identificazione di un'orientazione del difetto è più facile, anche per un occhio non esperto
In determinate condizioni, le visualizzazioni TFM forniscono delle immagini altamente a fuoco di difetti nella loro posizione geometrica reale nella componente da ispezionare. Il rendering dipende da alcuni fattori come la scelta dello zoccolo-sonda, la scelta del metodo di scansione, la conoscenza pregressa delle caratteristiche della componente e la scelta della modalità di propagazione o della serie di onde. Se è necessario trasmettere informazioni a colleghi che non hanno dimestichezza con questa tecnologia, è più semplice decifrare l'orientazione geometrica dei difetti.
Il TFM è migliore del Phased Array?
Il confronto tra il metodo di focalizzazione totale e il phased array non è semplice. La tecnica FMC/TFM offre numerosi vantaggi per alcune applicazioni mentre il phased array può risultare più indicato per altre applicazioni. Uno strumento a alta performance con immagini di elevata qualità che integra entrambe le tecnologie rappresenta la migliore opzione
Visto che la TFM focalizza in qualunque punto dell'area di interesse ("area TFM" definita dall'utente), la capacità di rilevare i difetti nell'area è migliore rispetto alla tecnologia phased array standard. Inoltre l'ispezione FMC/TFM si svolge a una velocità di scansione più lenta rispetto al phased array e la potenza di focalizzazione funziona solo nel campo vicino. Da notare che la tecnologia phased array produce delle immagini eccellenti che sono spesso simili in qualità a quelle prodotte dal TFM. Informazioni di dettaglio sui vantaggi e svantaggi possono essere trovati nelle FAQ sulla pagina TFM.
La tecnologia di acquisizione e l'elaborazione FMC/TFM del rilevatore di difetti OmniScan X3 è stata sviluppata integrando diverse funzionalità innovative che migliorano ulteriormente le immagini prodotte.
Di seguito vengono riportati i tre più importanti miglioramenti delle immagini:
1. Involucro TFM in tempo reale
L'elaborazione TFM avanzata del rilevatore di difetti OmniScan X3 include una funzione in grado di rimuovere le oscillazioni del segnale nell'immagine, migliorando l'affidabilità delle misure di ampiezza massima e aumentando la precisione riferibile alle indicazioni rappresentate. Inoltre viene migliorata la caratterizzazione dei difetti e le funzioni di misura basate sull'ampiezza. La funzione dell'involucro TFM permette una maggiore velocità di acquisizione, rispetto allo standard rendering TFM con oscillazione, mantenendo la corrispondenza dell'ampiezza (AF - amplitude fidelity).
Acquisizione di immagini TFM di alta qualità a una maggiore velocità
È possibile verificarlo di seguito: questo confronto mostra i difetti da Attacco da idrogeno a alta temperatura (HTHA) con l'involucro attivato (in alto) e disattivato (in basso).
L'immagine mostra chiaramente che i difetti HTHA (involucro attivato) sono stati acquisiti con una risoluzione minore rispetto a quella dell'immagine TFM con l'involucro disattivato, tuttavia la misura AF rimane al di sotto della tolleranza standard di 2 dB. La maggiore velocità di acquisizione (19,5 Hz rispetto a 10,6 Hz) è dovuta alla minore risoluzione impostata in grado di diminuire il carico di calcolo. Tuttavia, come è possibile vedere, la qualità dell'immagine non viene influenzata. Infatti gli echi sono più facili da distinguere nell'immagine dell'involucro del TFM.
2. Simulatore AIM (Mappatura dell'influenza acustica)
Con un tipico sistema TFM, si parte dal presupposto che l'area di interesse (ROI) sia completamente coperta dalle onde acustiche della sonda. Tuttavia tutte le variabili che interessano le onde acustiche, come lo schema di diffrazione degli elementi della sonda, la lunghezza del percorso acustico, i coefficienti di trasmissione-riflessione nelle interfacce e le caratteristiche del difetto target, possono incidere sui livelli di influenza acustica nell'area di interesse.
Per assicurarsi che i difetti da trovare siano rilevati con un ottimo rapporto segnale-rumore (SNR), il rilevatore di difetti OmniScan X3 è dotato di una funzionalità denominata Mappatura dell'influenza acustica o AIM.
Quando si crea un piano di scansione TFM direttamente nel rilevatore di difetti, lo strumento di modellazione AIM mostra l'effettiva influenza acustica nell'area di interesse di ogni modalità di propagazione o serie di onde. Nella schermata riportata di seguito è possibile vedere la copertura fornita dalla serie di onde TTL (in alto) e TTTT (in basso) TFM.
Chiara mappatura cromatica con illustrazione della copertura dell'ampiezza
I colori della mappatura dell'ampiezza AIM fornisce una chiara indicazione della copertura che la serie di onde TFM assicura nell'area di interesse.
- Le aree rosse mostrano che la risposta ultrasonora è molto positiva e varia tra 0 dB e −3 dB in rapporto all'ampiezza massima.
- Le aree arancioni variano tra 3 dB e −6 dB dall'ampiezza massima
- Le aree gialle variano tra −6 dB e −9 dB
- E così via...
Questo strumento aiuta a scegliere la serie di onde TFM ottimale da usare per l'ispezione.
3. Confronto sullo schermo di un massimo di 4 serie di onde
Durante un'ispezione è possibile confrontare le immagini di un massimo di 4 serie di onde nel rilevatore di difetti. Il confronto queste serie di onde offre le informazioni complementari che possono facilitare gli strumenti di rilevamento come la misura dei difetti.
Un più preciso posizionamento dei cursori implica una più precisa misura dei difetti
Con una serie di onde è possibile vedere più chiaramente la diffrazione dell'estremità e con un'altra è possibile avere una migliore visione del rilevamento angolare. Una terza serie di onde, in genere la TTT nel caso delle saldature, fornisce il profilo del difetto in una posizione geometricamente precisa.
È possibile usare questa combinazione di visualizzazioni di serie di onde per posizionare i cursori di misura in modo più preciso.
Affidabilità visibile
La combinazione di queste funzionalità TFM rendono il rilevatore di difetti OmniScan X3 uno strumento potente, in modo particolare quando si associano le funzionalità avanzate phased array. Il vantaggio principale è che si hanno a disposizione dati più vari e esplicativi per confermare l'analisi e prendere le decisioni con più sicurezza.
Per maggior informazioni sui vantaggi offerti dalle tecniche FMC/TFM e phased array per diverse applicazioni di ispezione utilizzare i seguenti link.
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