OmniScan® X3 위상 배열 초음파(PAUT) 결함 검출기에는 FMC/TFM(Full Matrix Capture/Total Focus Method)이라고 하는 첨단 데이터 수집 및 처리 기능이 내장되어 있습니다. 이 기법은 특정 어플리케이션에서 개선된 이미지와 보다 안정적인 결과를 보장하기 위해 프로브의 신호를 최적화합니다.
올림푸스는 FMC/TFM을 OmniScan 결함 검출기에 추가했을 뿐 아니라 성능도 개선했습니다. 이 블로그 게시물은 FMC/TFM을 개선한 세 가지 방법에 대해 다룹니다. 먼저, 기본 사항에 대해 알아 보겠습니다.
FMC란?
FMC(Full Matrix Capture)는 일련의 변환기에서 가능한 모든 송신 및 수신 조합을 획득하는 데이터 수집 전략입니다. 다시 말해, 이는 모든 위상 배열 프로브 요소가 제공하는 완전한 음향 정보입니다. 각 요소가 개별적으로 보내지는 동시에 배열의 다른 모든 요소는 반환된 신호로 수신됩니다. 이렇게 하면 FMC 데이터 세트를 구성하는 기본 A-스캔 매트릭스가 생성됩니다. 위상 배열 획득과 달리 FMC 방법에서는 프로그래밍된 초점 법칙을 사용하여 수행되는 빔 조향 또는 시간 지연이 없습니다.
TFM이란?
TFM(Total Focus Method) 처리는 FMC에서 획득한 데이터를 의미합니다. TFM 알고리즘은 특정 변수를 사용하여 FMC 데이터 세트에 포함된 광범위한 기본 A-스캔 데이터를 파형 세트로 정렬합니다. 이 파형 세트(또는 전파 모드)는 송신기에서 이미지 픽셀 위치로, 그리고 수신기로 돌아가는 초음파 경로를 나타내며, 해당 경로의 레그별 파형 유형(횡방향(T) 또는 종방향(L))으로 정의됩니다.
OmniScan X3 결함 검출기에서 PA 프로브가 부품을 스캔하면 FMC 데이터가 기록되고 인코딩되는 동안 TFM이 이 데이터를 처리합니다. 선택된 모든 파형 세트(한 번에 최대 4개의 파형 세트)에 대해 결과 TFM 이미지가 실시간으로 표시됩니다. 동일한 FMC 데이터 세트가 여러 번 재처리되어 지정된 인코더 위치에 대해 서로 다른 재구성 매개변수를 생성합니다.
별도의 교육 없이도 육안으로 쉽게 결함 방향 파악
특정 조건에서 TFM 보기는 부품의 실제 기하학적 위치에서 결함을 보여주는 고초점 이미지를 제공합니다. 이미지 재현은 프로브 및 웨지 선택, 스캔 방법, 부품 특성에 대한 사전 지식, 선택하여 사용한 전파 모드(또는 파형 세트)를 포함하여 몇 가지 요인에 따라 달라집니다. 이 기술에 대해 잘 모르는 동료에게 보고해야 하는 경우 동료가 결함의 기하학적 방향을 판독할 수 있도록 도와주는 것이 더 쉽습니다.
TFM이 위상 배열보다 더 우수한가요?
TFM(Total Focus Method)과 위상 배열에 대한 논쟁은 계속되고 있습니다. FMC/TFM 기법은 일부 어플리케이션에 많은 이점을 제공하지만, 다른 어플리케이션에는 위상 배열이 더 유용할 수 있습니다. 두 가지 기술이 모두 탑재되고 고품질 이미지를 제공하는 고성능 장비를 사용하는 것이 최선입니다.
TFM은 관심 영역(사용자 정의 "TFM 영역") 내의 어디에든 포커싱하기 때문에 표준 위상 배열에 비해 해당 영역 내의 결함 검출 기능이 개선됩니다. 즉, FMC/TFM 검사는 위상 배열보다 스캔 속도가 느리고, 포커싱 파워가 근접장에서만 작동합니다. 또한 위상 배열은 우수한 이미지를 생성하며, 이는 흔히 TFM이 제공할 수 있는 품질과 유사합니다. TFM에 대한 FAQ 페이지에서 장점과 단점을 하나씩 상세히 다루고 있습니다.
OmniScan X3 결함 검출기의 FMC/TFM 획득 및 처리 기능에는 제공되는 이미지를 더욱 개선해주는 혁신적인 여러 기능이 탑재되어 있습니다.
다음은 가장 두드러진 세 가지 이미징 개선 기능입니다.
1. 실시간 TFM 엔벨로프
OmniScan X3 결함 검출기의 고급 TFM 처리에는 이미지의 신호 진동을 제거하는 기능이 포함되어 있어 최대 진폭 측정치의 확실성을 개선하고 표시가 나타내는 정확도를 높여 줍니다. 결함 특성화 및 진폭 기반 크기 조정 기능이 개선됩니다. 또한 TFM 엔벨로프 기능을 통해 표준 진동 TFM 렌더링보다 획득 속도가 빠르면서도 진폭 충실도(AF)를 유지합니다.
더 빠른 속도로 고품질 TFM 이미지 획득
아래에서 육안으로 직접 확인하십시오. 이 비교는 엔벨로프가 켜지고(위) 엔벨로프가 꺼진(아래) 고온 수소 침식(HTHA) 결함을 보여줍니다.
HTHA 결함을 명확하게 보여주는 이미지(엔벨로프 켜짐)는 엔벨로프가 꺼진 TFM 이미지보다 더 거친 분해능으로 획득되었지만, AF 판독치는 표준 2dB 허용 오차 미만을 유지하고 있습니다. 빨라진 획득 속도(10.6Hz가 아닌 19.5Hz)는 계산 부하를 낮춰주는 더 거친 해상도 설정 덕분입니다. 하지만, 보시다시피 화질은 저하되지 않습니다. 실제로 TFM 엔벨로프 이미지에서 반향 신호를 더 쉽게 구분할 수 있습니다.
2. AIM(Acoustic Influence Map) Simulator
일반적인 TFM 시스템을 사용하면 관심 영역(ROI)이 프로브의 음파로 완전히 커버된다고 가정합니다. 그러나 프로브 요소의 회절 패턴, 음향 경로 길이, 인터페이스의 송신 및 반사 계수, 대상 결함의 특성 등 음향에 영향을 미치는 모든 변수는 ROI 내의 음향 영향력에 영향을 줄 수 있습니다.
대상 결함이 양호한 SNR(신호 대 잡음비)로 검출될 수 있도록 OmniScan X3 결함 검출기에는 AIM(Acoustic Influence Map)이라는 기능이 장착되어 있습니다.
결함 검출기에서 TFM 스캔 도면을 생성하는 경우 AIM 모델링 도구는 각 전파 모드(또는 파형 세트)의 ROI에서 효과적인 음향 영향을 보여 줍니다. 아래 스크린샷에서는 TTL(위) 및 TTTT(아래) TFM 파형 세트에서 제공하는 커버리지를 볼 수 있습니다.
진폭 커버리지를 보여주는 선명한 컬러 맵
AIM 진폭 맵의 색상은 ROI 영역에서 TFM 파형 세트가 제공하는 범위를 명확하게 나타냅니다.
- 빨간색 영역은 초음파 반응이 매우 양호하고 최대 진폭에 대해 0dB~-3dB로 변화한다는 것을 의미함
- 주황색 영역은 최대 진폭이 3dB~−6dB로 달라짐
- 노란색 영역은 −6dB~−9dB임
- 기타 등등
이 도구는 검사에 사용할 최적의 TFM 파형 세트를 선택하는 데 도움이 됩니다.
3. 최대 4개의 파형 세트를 화면에서 비교
검사 중에 결함 검출기에서 최대 4개의 파형 세트 이미지를 비교할 수 있습니다. 이러한 파형 세트를 비교하면 결함 크기 조정과 같은 검출 작업을 수월하게 해주는 상호 보완적인 정보가 제공됩니다.
커서 배치 정확도 개선을 통해 결함 크기 조정 정확도 개선
파형 하나를 설정하면 팁 회절을 더 선명하게 볼 수 있고, 다른 파형은 코너 트랩을 더 잘 볼 수 있으며, 세 번째 파형(일반적으로 용접부 사례에서 설정된 TTT 파형)은 거의 기하학적으로 정확한 위치에서 결함의 프로파일을 제공합니다.
이러한 조합의 파형 세트 보기를 사용하여 크기 조정 커서를 보다 자신 있게 배치할 수 있습니다.
볼 수 있다는 확신
이러한 TFM 기능 조합을 통해 OmniScan X3 결함 검출기가 특히 고급 위상 배열 기능과 결합되면 강력한 도구가 됩니다. 주요 장점은 보다 다양하고 유용한 데이터를 활용하여 분석을 확인하고 보다 확실하게 판단을 내릴 수 있다는 것입니다.
다양한 검사 어플리케이션에서 FMC/TFM 및 위상 배열 기법이 제공하는 다양한 장점에 대해 자세히 알아보려면 아래 링크를 참조하십시오.
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