El detector de defectos por ultrasonido multielemento OmniScan® X3 cuenta con capacidades avanzadas de adquisición y procesamiento de datos, conocidas como técnica de captura de matriz total (FMC) y método de focalización total (TFM). Esta técnica optimiza las señales de la sonda para obtener representaciones mejoradas y resultados más fiables en ciertas aplicaciones.
No solamente se ha agregado la función FMC/TFM al detector de defectos OmniScan, sino que ahora es mejor. En esta publicación, se expondrá las tres mejoras más significativas provistas por la técnica FMC/TFM. Primero, se debe ir a lo básico.
¿Qué es FMC?
La captura de matriz completa (FMC) es una estrategia de adquisición de datos que permite obtener todas las combinaciones posibles de emisión y recepción para una serie de sondas; es decir, un conjunto completo de información proporcionado por todos los elementos de la sonda de ultrasonido multielemento (PA). Cada elemento emite señales de forma individual, mientras que otra serie de elemento las reciben, o «perciben» acústicamente hablando. Esto genera una matriz de representaciones A-scan elementales que componen el conjunto de datos FMC. A diferencia de la adquisición por ultrasonido multielemento convencional, mediante el método FMC no hay retardos ni desviación de haces que deban ser programadas por leyes focales.
¿Qué es TFM?
El procesamiento con el método de focalización total (TFM) da sentido a los datos adquiridos por la captura de matriz completa. Los algoritmos del TFM usan variables específicas para clasificar el gran número de datos A-scan elementales contenidos en el conjunto de datos de FMC por grupos de ondas. Estos grupos de ondas, o modos de propagación, representan una trayectoria de las ondas ultrasónicas que parten del emisor a una posición de píxel de la imagen y regresan al receptor (incluyendo las reflexiones), determinado por los tipos de ondas desarrolladas en cada salto de esa trayectoria, ya sean transversales (T) o longitudinales (L).
En el detector de defectos OmniScan X3, a medida que la sonda PA escanea la pieza, se registran y codifican los datos de FMC mientras el TFM los procesa. Las representaciones TFM finales se muestran en vivo para todos los grupos de ondas seleccionados (hasta cuatro grupos de ondas a la vez). El mismo conjunto de datos de FMC es procesado varias veces para generar diferentes parámetros de reconstrucción en función de una posición específica del codificador.
Identificar la orientación de un defecto es mucho más fácil, incluso sin formación previa
Bajo ciertas condiciones, las vistas TFM proporcionan representaciones muy precisas de los defectos en su posición geométrica real sobre la pieza. La reproducción depende de algunos factores que se usan, como la selección de la sonda y la suela (zapata), el método de escaneo, el conocimiento previo asociado a las características de la pieza y la selección del modo de propagación (o conjunto de ondas). En el caso de intercambiar información con colegas, que no conocen esta tecnología, es más fácil ayudarles a descifrar la orientación geométrica del defecto.
¿El método de focalización total es mejor que el ultrasonido multielemento (Phased Array)?
El debate sobre el método de focalización total frente al ultrasonido multielemento no es perfectamente claro. La técnica FMC/TFM ofrece varias ventajas para algunas aplicaciones, mientras que el ultrasonido multielemento es beneficioso para otras. Es evidente entonces que contar con un equipo de alto rendimiento que ofrece representaciones de alta calidad, reuniendo ambas tecnologías, es la mejor opción.
Debido a que el TFM se enfoca en todas partes dentro de la región de interés (el «área TFM» definida por el usuario), su capacidad para detectar defectos dentro de dicha área es mayor en comparación con el ultrasonido multielemento (Phased Array) convencional. Hecha esta observación, la función FMC/TFM funciona a una frecuencia de escaneo más lenta que el ultrasonido multielemento, y su potencia de focalización se despliega específicamente en el campo cercano. El ultrasonido multielemento también genera excelentes imágenes, que son por lo general similares en calidad a las que el TFM puede proporcionar. En la página de Preguntas formuladas frecuentemente sobre el método de focalización total (TFM), podrá encontrar una discusión detallada punto por punto sobre las ventajas e inconvenientes de estas técnicas.
La adquisición y el procesamiento FMC/TFM del detector de defectos OmniScan X3 han sido desarrollados con varias características innovadoras que mejoran aún más las representaciones obtenidas.
A continuación, se detallan las tres mejoras más significativas en materia de procesamiento de imágenes:
1. Envolvente TFM en vivo
El avanzado método de focalización total (TFM) del detector de defectos OmniScan X3 integra una función que elimina las oscilaciones de la señal en la representación, optimizando de esta manera la fuerza de las mediciones de máxima amplitud y aumentando la precisión con la que se representan los defectos. Asimismo, se han optimizado las capacidades relativas a la caracterización del defecto y el dimensionamiento en función de la amplitud. La función de envolvente del TFM también otorga un nivel de adquisición más rápido que el de la representación estándar del TFM oscilante, al mismo tiempo que mantiene la fidelidad de amplitud (AF)
Adquirir representaciones TFM de alta calidad a un nivel más rápido
Aprécielo usted mismo... a continuación, se muestra una comparación de defectos de ataque por hidrógeno a alta temperatura (HTHA) con la envolvente activada (arriba) y desactivada (abajo).
La representación que muestra claramente los defectos de HTHA (envolvente activada) fue adquirida usando una resolución más alta (gruesa) que la representación TFM con la envolvente desactivada, sin embargo la lectura de fidelidad de amplitud (AF) se mantiene bajo la tolerancia estándar de 2 dB. La frecuencia de adquisición (19,5 Hz frente a 10,6 Hz) más elevada se debe a que el ajuste por una resolución más alta (gruesa) aliviana la carga del cálculo. Pero, tal como puede apreciarse, la calidad de la representación no se ve afectada. Todo lo contrario, los ecos son más visibles en la representación de la envolvente TFM.
2. Simulador de Mapa de influencia acústica (AIM)
Al usar un sistema TFM típico se asume que la región de interés (ROI) está completamente cubierta por las ondas acústicas de la sonda. Sin embargo, todas las variables que tienen efectos en la acústica, como el patrón de difracción de los elementos de la sonda, la longitud de la trayectoria acústica, los coeficientes de transmisión y reflexión en las interfaces y las características del defecto del objetivo, pueden afectar los niveles de influencia acústica dentro de la región de interés.
Para poder asegurarle que los defectos de su interés sean detectados bajo una óptima relación señal-ruido (SNR), el detector de defectos OmniScan X3 cuenta con una función denominada Mapa de influencia acústica o AIM, por sus siglas en inglés.
Cuando crea su plan de escaneo TFM en el detector de defectos, la herramienta de modelado AIM muestra la influencia acústica efectiva en la región de interés de cada modo de propagación (o grupo de ondas). En las ilustraciones a continuación, es posible visualizar la cobertura proporcionada por los grupos de ondas TFM: TT-L (superior) y TT-TT (inferior).
Claro mapa cromático mostrando la cobertura de amplitud
Los colores del mapa de amplitud AIM le facilitan una indicación clara con respecto a la cobertura de los grupos de ondas TFM que será proporcionada en la región de interés.
- Las áreas rojas representan que la respuesta ultrasónica es muy buena y varía entre 0 dB y –3 dB en relación con la amplitud máxima.
- Las áreas naranjas varían entre 3 dB y –6 dB a partir de la amplitud máxima.
- Las áreas amarillas varían entre –6 dB y –9 dB.
- Y, así consecutivamente.
Esta herramienta ayuda a seleccionar los grupos de haces TFM correctos para ser usados en su inspección.
3. Comparación de hasta cuatro grupos de ondas
Durante una inspección, es posible comparar hasta cuatro representaciones de grupos de ondas en el detector de defectos. La comparación de estos grupos de ondas ofrece información adicional que favorece a las tareas de detección, como el dimensionamiento de los defectos.
Una ubicación más precisa del cursor significa un dimensionamiento más preciso del defecto
Con un grupo de ondas, es posible visualizar la difracción de la punta con más claridad; otro puede ofrecer una mejor visualización de la detección angular, y con un tercero (por lo general el grupo de ondas TTT en el caso de las suelas) es posible obtener el perfil del defecto en una posición casi precisa, geométricamente hablando.
Es posible usar estas visualizaciones de grupos de ondas conjuntamente para ubicar los cursores de dimensionamiento con mayor confianza.
Confíe en lo que ve
La combinación de las características del TFM hace del detector de defectos OmniScan X3 una herramienta potente, en particular cuando son combinadas con sus capacidades avanzadas de la técnica de ultrasonido multielemento (Phased Array). La mayor ventaja es que el usuario obtendrá datos más diversos y detallados para poder confirmar sus análisis e informarlos con mayor confianza.
Para conocer más acerca de las ventajas que son proporcionadas por las técnicas FMC/TFM y Phased Array en función de diferentes aplicaciones de inspección, seleccione los enlaces a continuación.
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