дефектоскопы на фазированных решетках

дефектоскопы на фазированных решетках

Приборы, визуализирующие внутреннюю структуру твёрдого тела, находят все большее применение в практике неразрушающего контроля.

В сравнении с классическими ультразвуковыми (УЗ) дефектоскопами они представляют оператору гораздо более информативное двумерное изображение сечения внутреннего объема материала: томограмму.

В таких приборах в качестве излучателей и приемников УЗ сигналов, как правило, используются многоэлементные антенные решётки (АР). По принципу действия эти приборы можно разделить на две группы:

— приборы, в которых АР физически формируют в объекте контроля (ОК) сканирующий УЗ пучок.

— приборы с виртуально синтезируемой фокусируемой апертурой, где АР поэлементно зондирует ОК рассеянным ультразвуком.

В приборах первой группы УЗ пучок создают несколько соседних элементов АР, физически фокусируемых электронным способом в определенную область ОК. Сканирование происходит за счёт электронной коммутации элементов АР и изменения фокального закона. Для получения высокого качества изображения требуется многократное зондирование ОК множеством УЗ пучков с разными фокальными законами. Это не позволяет создать аппаратуру, обеспечивающую высокое качество изображения во всей визуализируемой области при одновременно высокой производительности, которая требуется при автоматизированном контроле изделий.

Указанное противоречие отсутствует в приборах второй группы, где зондирование ОК выполняется лишь столько раз, сколько элементов содержит АР. Прием же сигналов происходит сразу всеми элементами АР при каждом зондировании. Для этого используется многоканальный приемный тракт дефектоскопы на фазированных решетках. При одноканальном тракте поэлементное зондирование повторяется для каждого приемного элемента АР, подключаемого коммутатором к приемному тракту.

В результате зондирования и приема сигналов, как параллельно многоканалным трактом, так и последовательно одноканальным , получается набор сигналов (реализация аддитивного шума и полезных эхоимпульсов) от всех возможных пар элементов АР (излучатель-приемник). Совместная пространственно – временная обработка этих реализаций создаёт виртуальную (цифровую) фокусировку АР в каждую точку визуализируемой области ОК. Получаемые этим методом изображения имеют потенциально наилучшее качество, т.к. кроме полной фокусировки обладают максимально возможным отношением сигнал/шум, благодаря когерентной обработке максимально возможного количества некоррелированных по шуму реализаций, принятых АР.

Когерентная обработка сигналов это обработка результатов измерений физических параметров акустических полей после их взаимодействия с несплошностями с использованием амплитудной, фазовой, временной и пространственной характеристиками полей. В не когерентной обработке сигналов фазовая информация не используется. Когерентная обработка сигналов позволяет обеспечить измерение практически реальных размеров дефектов в 2-х мерном и даже в 3-х мерном изображении с одновременным выводом В-, С-, D-Сканов на экран дефектоскопа.

УЗ дефектоскопы с ФАР, создают в ОК качающийся или линейно сканирующий УЗ пучок. ФАР часто интерпретируются как УЗ преобразователи с переменным углом ввода. Используются понятия, как «начальный угол сканирования», «конечный угол сканирования», «фокусировка на постоянную глубину», « фокусировка на постоянную дальность по лучу»

В приборах с АР, фокусируемыми цифровым методом во все точки визуализируемой области (сечения) ОК, терминология углов ввода и видов сканирования лучом не применима, т.к. в этих приборах используется рассеянное УЗ излучение, а не физически сформированный узконаправленный или сфокусированный на определенную глубину вдоль одной линии ( например , только вдоль разделки сварного шва) УЗ пучок. Рассеянным излучением сразу охватывается вся или большая часть визуализируемой области, поэтому никакого сканирования «лучом» не требуется. Фокусировка же является результатом цифровой обработки массива принятых сигналов.

ВЫВОДЫ:

1. Метод ЦФА, благодаря фокусировке апертуры АР в каждую точку визуализируемого сечения ОК, обеспечивает потенциально наивысшее качество изображения, высокую разрешающую способность, отношение сигнал/шум, выявляемость дефектов по всей глубине и ширине объекта контроля (сварных швов), что создает условия для обеспечения высокой производительности при автоматизированном УЗ контроле.

2. Приборы с ФАР не обеспечивают высокого качества изображения по всей визуализируемой области ОК, а только вблизи узкой зоны фокусировки (например на постоянную дальность). Это ограничивает возможность повысить производительность автоматизированного контроля изделий. ФАР имеют худшую разрешающую способность вне этой зоны, при этом высокая разрешающая способность обеспечивается только вдоль одной линии, на которую ФАР сфокусирована.

3. Приборы с ЦФА обладают возможностью реконструировать изображения с помощью разных алгоритмов обработки полученных данных, благодаря чему пользователь получает возможность селектировать разные типы несплошностей (объемный, плоскостной).

Похожие записи