A: 전체집속기법(TFM)은 기존의 위상 배열(PAUT)과 동일한 조향 및 초점 방식을 기반으로 합니다. 오직 이 방법만이 초점을 고정 깊이뿐만 아니라 대상 영역(“TFM 영역”)의 모든 곳에 맞출 수 있습니다. TFM은 대상 영역의 모든 위치에서 초점 음향 빔을 물리적으로 전송하여 수행될 수 있지만, 이러한 획득 주기를 완료하는 데는 너무 긴 시간이 필요합니다.
NDT 적용 분야에 사용되는 음파는 선형이기 때문에, 송신과 수신에서 특정 빔을 생성하는 음파의 물리적 중첩(빔 형성)은 획득 후 합산으로 복제될 수 있습니다. 물리적 빔 형성에 해당하는 TFM 합성 빔 형성을 수행하려면 프로브의 송신 조리개와 수신 조리개에서 모든 기본 A-스캔을 획득해야 합니다. 이 완전한 기본 A-스캔 데이터 세트가 있어야 모든 초점 빔을 계산할 수 있습니다. 전체 매트릭스 캡처(Full Matrix Capture; FMC) 획득은 이 데이터 세트를 수집하는 데 사용됩니다.
A: 먼저 TFM 영역[대상 검사 영역 또는 대상 영역(ROI)]을 구분하는 매개 변수를 입력합니다. TFM 영역은 그리드로 나누어지며 해당 그리드의 각 위치(또는 픽셀)의 크기는 사용자에 의해 결정됩니다(그리드 해상도). FMC 데이터를 이해하기 위해 TFM 알고리즘은 음향 전파 모드 및 해상도와 같은 주요 변수를 입력하여 데이터를 파동 세트로 나눕니다. 예를 들어, TT-T 파동 세트는 전송된 횡파가 대상 영역의 각 픽셀에 도달하기 전에 내부 표면에서 반사되는 파동 세트로, 그 다음 각 픽셀에서 수신 소자까지의 직접 경로에서 횡파로 이동합니다.
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TFM 영역 매개 변수 설정
A: 전체 매트릭스 캡처(FMC) 음향 획득은 FMC 데이터 세트를 만들어냅니다. FMC 데이터 세트는 위상 배열 프로브의 각 소자 또는 프로브 배열의 송신에서 얻은 기본 수신 A-스캔의 모든 조합을 모은 것입니다. 이 전략에서의 프로브는 각 소자를 연속적으로 작동하고, 다른 모든 소자는 돌아오는 음향 빔을 수신합니다.
FMC와 TFM의 진행 모습을 보시려면 비디오를 시청하세요.
어떠한 빔 형성 방법이라도 FMC 데이터 세트에 적용할 수 있습니다. 원시 FMC 데이터(기본 A-스캔)를 사용해서 일반적인 위상 배열(PA) 획득을 종합적으로 에뮬레이트할 수 있습니다. 그러나, PA 빔 형성 전략은 부품의 특정 깊이에 있는 빔에만 초점을 맞추는 반면, TFM은 전체 대상 영역(“TFM 영역”)에 대한 음향 진폭의 표현이 가능하고 해당 영역의 모든 픽셀 위치에 초점을 맞출 수 있습니다. 완전히 초점이 맞춰진 대상 영역을 얻을 수 있는 가능성은 TFM을 사용하여 FMC 데이터를 처리하는 주요 동기입니다.
반대로, NDT 분야에 충분히 효율적인 속도로 TFM 이미지를 얻으려면 FMC 획득 방법을 사용해야 합니다. TFM 이미지를 계산하려면 조리개에 대한 기본 A-스캔의 전체 세트가 필요합니다. 동일한 FMC 데이터 세트는 다른 파동 세트를 나타내는 여러 TFM 이미지의 소스가 될 수 있습니다.
A: 이 게시물을 올리는 현재로서는 이용할 수 없습니다. 하지만 OmniScan X3 시리즈를 위한 새로운 솔루션을 지속적으로 개발하고 있습니다!
A: 일부 모드(또는 파동 세트)는 수직 반사면에서 더 나은 성능을 발휘하는 경향이 있습니다. TTT-TT 또는 TT-T 파동 세트를 사용하여 셀프 탠덤 모드로 시작하는 것이 좋습니다. 하지만 하나의 파동 세트는 일반적으로 수직 반사면의 일부 시야만 제공한다는 것이 문제입니다. TL-T 같은 추가 파동 세트는 선택한 첫 번째 모드에서 남은 이미징 간격을 채우는 데 도움이 될 수 있고, T-T 및 TT-TT 같은 펄스 에코 파동 세트는 코너 트랩 에코와 회절 팁을 탐지하는 데 사용할 수 있습니다.
적절한 이미징과 탐지를 위한 방법은 OmniScan™ X3 결함 탐상기의 음향 영향 맵(AIM) 기능을 실험적 검증과 함께 사용하여 각 전파 모드의 장단점을 완전히 특성화하고 이해하는 것입니다. 셀프 탠덤 모드는 사용이 까다로울 수 있습니다. 예상 결과를 얻으려면 검사된 재료의 두께와 속도가 정확하게 평가되어야 하기 때문입니다.
백서 “TFM AIM”에서 음향 영향 맵에 대해 자세히 알아보세요.
A: 물기둥이 일정하게 유지되는 매우 특별한 분야를 제외하고는, 안타깝게도 함께 사용할 수 없습니다. 아직은 TFM으로 HydroFORM 스캐너를 사용하는 것이 불가능합니다. 검사하는 재료와 물 사이의 음속 차이 때문에 매우 작은 물기둥 변화가 재료의 초음파 경로에서는 비교적 큰 편차로 나타납니다. 예를 들어, 0.5mm의 물기둥 변화는 궁극적으로 탄소강에서 2mm의 경로 차에 해당하며, 이는 TFM 초점 기능에 부정적인 영향을 미칩니다. 하지만 계속해서 새로운 솔루션을 개발하고 있으니 계속 지켜봐 주세요.
A: TFM 엔벨로프를 사용할 때의 가장 분명한 이점은 자연적으로 진동하는 음파 A-스캔을 기본 데이터 세트로 사용하여 발생하는 진폭 진동을 버린다는 것입니다. 진동이 없으면 진폭이 더 연속적으로 나타나고 크기를 조정하기가 더 쉬워집니다.
또한 동일한 진폭 충실도(AF) 값을 유지하면서 표준 진동 TFM보다 더 빠른 획득 속도로 TFM 엔벨로프 이미지를 얻을 수 있습니다. 아래 예는 엔벨로프가 꺼져 있을 때(위쪽)와 켜져 있을 때(아래쪽)의 고온 수소 침식(HTTA) 결함을 나타냅니다. TFM 엔벨로프 기능이 켜져 있으면 그리드 해상도가 더 낮아질 수 있지만 진폭 충실도는 2dB(표준 허용 오차) 미만으로 유지되고 획득 속도가 빨라집니다. 이 두 이미지를 비교하면 엔벨로프가 활성화되었을 때 결함 에코를 더 쉽게 식별할 수 있습니다. 진동에 대해 이와 같은 강점이 있으므로 TFM 엔벨로프 이미지는 결함을 쉽게 해석하고 진폭 기반의 크기를 쉽게 조정하는 데 도움이 됩니다.
백서 “엔벨로프 특성이 있는 TFM 사용”에서 TFM 엔벨로프에 대해 자세히 알아보세요.
0.07mm의 그리드 해상도, AF 1.7dB, 10.6Hz의 획득 속도로 측정한 HTHA 결함의 표준 TFM 이미지
0.15mm의 그리드 해상도, AF 1.9dB, 19.5Hz의 획득 속도로 측정한 HTHA 결함의 TFM 엔벨로프 이미지
A: FMC 데이터를 사용하여 TFM 이미징을 생성하기 때문에 가능한 일입니다. OmniScan X3 시리즈 결함 탐상기의 FMC 데이터 수집은 필요시 두 부분으로 나뉘어 수행될 수 있습니다. 예를 들어 OmniScan X3 64 모델과 같은 64채널 결함 탐상기와 함께 128개 소자의 위상 배열 프로브를 사용하는 경우입니다.
작동 원리: 먼저, 기기가 단일 소자에 펄스를 생성하고 소자의 전반부에서 돌아오는 초음파를 수신합니다. 그런 다음 해당 소자를 다시 작동하여 이번에는 소자의 후반부에서 수신합니다. 이 이중 작동 시퀀스는 프로브의 모든 소자에서 반복되어, 모든 소자에서 데이터를 매우 빠르게 수집합니다.
TFM과 PA를 비교하기 위해 128개 소자의 프로브가 장착된 OmniScan X3 64 결함 탐상기의 예를 다시 사용해 보겠습니다. PA 획득 모드를 사용하면 한 번에 프로브의 64개 소자만 사용하여 펄스를 생성 및 수신할 수 있습니다. PA 신호 처리는 결함 탐상기의 채널 수로 제한되고, 이 경우에는 64개입니다. TFM 처리는 128개의 모든 프로브 소자를 사용하여 수집할 수 있는 FMC 데이터를 기반으로 하기 때문에, PA에 비해 활성 조리개의 수가 두 배로 늘어납니다.
A: 이 게시물을 올리는 현재로서는 음향 영향 맵(AIM) 기능을 TFM 모드에서만 사용할 수 있습니다. 하지만 지속적으로 새로운 솔루션을 개발하고 있습니다!
A: 픽셀 수가 매우 높으면(높은 그리드 해상도) TFM 이미지를 개선할 수 있지만 처리 부담으로 인해 획득 속도가 느려집니다. 따라서 사용자는 생산성이 저하되지 않으면서 우수한 탐지 및 특성화 기능을 제공하는 “최적의 해상도”를 목표로 해야 합니다. OmniScan X3 시리즈 결함 탐상기에는 샘플에서 횡파(T파)와 종파(L파) 모두에 대해 프로브의 중심 주파수 파장 기능을 사용하여 그리드 해상도에 대한 통찰력을 제공하는 몇 가지 유용한 측정값이 포함되어 있습니다. 또 다른 측정값은 그리드 해상도와 선택한 음향 모드의 기능에서 이론적인 진폭 충실도(AF) 값을 제공합니다. 일부 새로운 FMC/TFM 코드 및 표준에서는 작업자가 2dB 이하의 AF 수준을 얻기 위해 그리드 해상도를 정의해야 하므로 이 측정값이 매우 유용합니다. 이렇게 하면 작업자는 AF 값을 실험적으로 측정하는 번거로운 과정을 수행하지 않아도 됩니다.
A: 펄스 에코는 송신된 빔과 수신된 빔이 검사된 부분에서 정확히 동일한 경로를 따르는 전파 모드입니다. 펄스 에코 모드는 직접 경로(건너뛰기 없음) 또는 다중 건너뛰기로 가능합니다. 이 모드는 전파 경로 각 구간(L-L, T-T, LL-LL, TT-TT 등)의 음파(종파인 L파 또는 횡파인 T파) 모드로 정의됩니다.
셀프 탠덤 모드 송신과 수신 전파 경로는 정확히 일치하지는 않지만, 송신과 수신 소자는 동일한 위상 배열 프로브에 있습니다. 가장 단순한 형태로, 전파 경로(송신 또는 수신 경로) 세그먼트 하나는 검사된 부분의 아래에서 건너뛰고 다른 전파 경로(각각 수신 또는 송신 경로)는 직접 경로입니다. 탐지 영역은 두 경로의 교차점에서 발생합니다. 펄스 에코 모드와 마찬가지로, 셀프 탠덤 모드(또는 파동 세트)는 전파 경로 각 구간(TT-T, TL-T 등)의 음파 모드로 정의됩니다. 또한 셀프 탠덤 전파 모드에는 TTT-TT 같은 다중 건너뛰기가 있는 파동 세트도 포함됩니다.
일반적인 펄스 에코 전파 경로(왼쪽의 이미지 세 개) 및 셀프 탠덤 전파 경로(오른쪽의 이미지)
피치 캐치 모드는 셀프 탠덤 모드와 동일한 방식으로 정의되지만, 송신기와 수신기 소자가 두 개의 서로 다른 위상 배열 프로브에 있다는 점이 다릅니다.
펄스 에코 전파 모드와 셀프 탠덤 전파 모드는 TFM에만 국한되지 않고, 기존의 위상 배열과 TFM에서 획득할 수 있습니다.
펄스 에코 TFM에서 부품의 두께 변화는 후면 벽 신호와 ID 연결 표시의 위치에만 영향을 줍니다. 펄스 에코 TFM 모드와 달리, 셀프 탠덤 TFM 모드는 송신과 수신 초점 사이의 작은 중첩 때문에 부품 두께의 작은 변화에도 매우 민감합니다. 두께 변화가 5%밖에 되지 않아도 셀프 탠덤 TFM에서 “초점을 벗어남” 표시가 나타날 수 있으므로 실제 부품 두께를 정확하게 측정하는 것이 중요합니다.
A: 물론입니다! PAUT와 마찬가지로, 웨지 유무에 관계없이 TFM를 프로브와 함께 사용할 수 있습니다.
A: TFM “단면도” 옆에 표시된 A-스캔은 FMC 기본 A-스캔 데이터 세트에서가 아닌 재구성된 TFM 이미지에서 획득됩니다. TFM A-스캔은 선택 및 표시되는 픽셀 진폭의 행렬을 나타냅니다. 따라서 TFM의 A-스캔을 PAUT에서와 같이 집합된 A-스캔이 아니라 합성 A-스캔이라고 하는 것입니다.
A: TFM이 PAUT보다 나은지는 적용 분야와 선호도에 따라 달라집니다. 사과가 오렌지보다 나을까요? 사과를 선호하는 사람은 애플파이에 더 적합하기 때문에 사과가 더 좋다고 하고 오렌지를 선호하는 사람은 오렌지 주스에 더 적합하기 때문에 오렌지가 더 좋다고 말할 수 있습니다. PAUT와 TFM의 주요 차이점은 다음과 같습니다.