L’appareil de recherche de défauts par ultrasons multiéléments (PAUT) OmniScan® X3 offre une technique avancée d’acquisition et de traitement des données connue sous le nom de « full matrix capture/total focusing method » (FMC/TFM). Cette technique optimise les signaux de la sonde afin d’offrir une qualité d’image améliorée et des résultats plus fiables pour certaines applications.
Mais nous n’avons pas seulement ajouté les fonctions FMC/TFM à l’appareil de recherche de défauts OmniScan : nous les avons améliorées. Dans le présent article de blogue, nous exposons les trois principales améliorations que nous avons apportées aux fonctions FMC/TFM. Mais d’abord, voyons les notions de base.
Qu’est-ce que la méthode FMC?
La FMC (full matrix capture) est une stratégie d’acquisition de données qui capte chaque combinaison possible d’ultrasons transmis et reçus pour un réseau de sondes donné. Autrement dit, il s’agit de l’information acoustique complète fournie par l’ensemble des éléments de la sonde multiélément. Chacun des éléments envoie des impulsions individuellement, alors que tous les autres éléments du réseau reçoivent – ou « écoutent » – les signaux de retour. Il en résulte une matrice de A-scans élémentaires qui compose l’ensemble de données FMC. Contrairement à ce qui se produit quand on utilise la méthode d’acquisition multiélément, avec la méthode FMC, il n’y a pas de retards ni de déflexion de faisceau créée par l’utilisation de lois focales programmées.
Qu’est-ce que la méthode TFM?
La TFM (total focusing method) effectue un traitement qui permet d’interpréter les données acquises avec la méthode FMC. Les algorithmes TFM utilisent des variables particulières pour trier les nombreuses données des A-scans élémentaires contenues dans l’ensemble de données FMC selon les modes d’acquisition. Ces modes d’acquisition – ou modes de propagation – sont tous associés à une trajectoire différente parcourue par les ultrasons entre l’émetteur, une position de pixel d’image et le récepteur (réflexions incluses). Ils sont définis par les types d’ondes émises pour chaque demi-bond de cette trajectoire, soit transversales (T) ou longitudinales (L).
Dans l’appareil de recherche de défauts OmniScan X3, lorsque la sonde est déplacée le long de la pièce, les données FMC sont enregistrées et codées pendant que la fonction TFM les traite. Les images TFM résultant de chaque mode d’acquisition (jusqu’à quatre en même temps) s’affichent en temps réel. Le même ensemble de données FMC peut être retraité à plusieurs reprises pour générer différents paramètres de reconstruction pour une position de codeur donnée.
Déterminer l’orientation d’un défaut est plus facile avec cette technique, même pour les non-connaisseurs
Dans certaines conditions, les vues TFM fournissent des images très précises des défauts, lesquels s’affichent avec la véritable forme géométrique qu’ils ont dans la pièce. Le niveau d’authenticité de la forme dépend de quelques facteurs, dont la sonde et le sabot employés, la méthode de balayage choisie, la connaissance préalable des caractéristiques de la pièce inspectée et le mode de propagation (ou mode d’acquisition) utilisé. Si vous devez présenter les défauts trouvés à des collègues qui ne connaissent pas bien la technologie, les vues TFM les aideront à comprendre l’orientation géométrique des défauts.
La méthode TFM est-elle meilleure que la méthode multiélément?
Entre les deux méthodes, on ne peut indiquer de façon nette quelle est la meilleure. La technique FMC/TFM offre de nombreux avantages pour certaines applications, alors que la méthode multiélément peut être plus avantageuse pour d’autres. La meilleure solution est d’avoir un appareil haute performance qui offre les deux technologies et qui produit des images de haute qualité.
Puisque la méthode TFM effectue la focalisation uniformément dans la région d’intérêt (« zone TFM » définie par l’utilisateur), elle améliore grandement votre capacité à détecter les défauts qui se trouvent dans cette zone en comparaison de la méthode multiélément standard. Cela dit, l’inspection FMC/TFM a une fréquence de balayage plus lente que la méthode multiélément, et sa puissance de focalisation fonctionne uniquement dans le champ proche. De plus, la méthode multiélément produit aussi d’excellentes images, lesquelles ont souvent une qualité semblable à ce que peut fournir la méthode TFM. Vous trouverez une énumération détaillée des avantages et des inconvénients dans notre foire aux questions sur la méthode TFM.
La technique d’acquisition et de traitement FMC/TFM de l’appareil de recherche de défauts OmniScan X3 présente plusieurs caractéristiques novatrices qui viennent améliorer encore davantage les images produites.
Voici les trois principales améliorations ayant été apportées à l’imagerie :
1. Traitement en temps réel de l’enveloppe TFM
La fonction TFM avancée de l’OmniScan X3 effectue un traitement d’enveloppe en temps réel qui supprime les oscillations d’ondes acoustiques de l’image, ce qui améliore la robustesse des mesures d’amplitude maximale et accroît la précision avec laquelle les indications sont représentées. La caractérisation des défauts et les capacités de dimensionnement basées sur l’amplitude sont meilleures. De plus, la fonction d’enveloppe TFM permet un taux d’acquisition accéléré par rapport à l’image TFM normale avec oscillations, et ce, tout en maintenant la même valeur de fidélité en amplitude.
Acquisition accélérée d’image TFM d’excellente qualité
Constatez-le par vous-même : les exemples ci-dessous montrent des images de défauts résultant de l’attaque par l’hydrogène à haute température (HTHA) quand la fonction d’enveloppe est activée (en haut) et désactivée (en bas).
L’image montrant clairement le défaut HTHA (enveloppe activée) a été acquise en appliquant une résolution de grille plus grossière que celle de l’image TFM dont enveloppe est désactivée, mais la fidélité en amplitude demeure en deçà du niveau de tolérance standard de 2 dB. Le taux d’acquisition accéléré (19,5 Hz par rapport à 10,6 Hz) est rendu possible par la résolution grossière de la grille qui compense la charge de calcul plus importante de l’enveloppe. Mais, comme vous pouvez le voir, la qualité de l’image n’en souffre pas. En fait, les échos sont plus faciles à distinguer dans l’image résultant de l’application de l’enveloppe TFM.
2. Simulateur de cartographie de l’influence acoustique (AIM – Acoustic Influence Map)
Lorsqu’on utilise un système TFM classique, on suppose que la région d’intérêt est entièrement couverte par les ondes acoustiques de la sonde. Mais toutes les variables affectant les propriétés acoustiques, comme le modèle de diffraction des éléments de la sonde, la longueur du parcours sonore, les coefficients de transmission et de réflexion aux interfaces, et les caractéristiques du défaut cible, peuvent avoir un impact sur les niveaux d’influence acoustique dans la région d’intérêt.
Pour aider à garantir que les défauts ciblés sont détectés avec un bon rapport signal sur bruit, l’appareil de recherche de défauts OmniScan X3 est équipé d’une fonction appelée « cartographie de l’influence acoustique », ou « AIM ».
Lorsque vous créez votre plan d’inspection TFM dans l’appareil de recherche de défauts, l’outil de cartographie AIM vous montre l’influence acoustique véritable dans la région d’intérêt pour chaque mode de propagation (ou mode d’acquisition). Sur les captures d’écran ci-dessous, vous pouvez voir la couverture fournie par les modes TTL (en haut) et TTTT (en bas).
Cartographie claire en couleurs montrant la couverture des amplitudes
Les couleurs de la cartographie des amplitudes AIM vous indiquent clairement la couverture que les modes d’acquisition TFM fourniront dans la région d’intérêt.
- Les zones rouges indiquent que la réponse ultrasonore est très bonne et qu’elle a un écart entre 0 dB et −3 dB par rapport à l’amplitude maximale.
- Les zones orange présentent un écart entre −3 dB et −6 dB par rapport à l’amplitude maximale.
- Pour les zones jaunes, c’est un écart entre −6 dB et −9 dB.
- Et ainsi de suite.
Cet outil vous aide à choisir le bon mode d’acquisition TFM à utiliser pour votre inspection.
3. Possibilité de comparer à l’écran jusqu’à 4 modes d’acquisition
Pendant une inspection, vous pouvez comparer jusqu’à 4 images de mode d’acquisition sur l’appareil de recherche de défauts. Leur comparaison permet d’obtenir de l’information complémentaire qui peut faciliter des tâches de détection, comme la mesure des défauts.
Positionnement plus précis du curseur assurant plus de précision dans la mesure des défauts
Un mode d’acquisition donné peut vous permettre de voir plus clairement la diffraction sur les pointes des fissures, un autre peut vous donner une meilleure vue de l’écho de coin, et un dernier (généralement le mode d’acquisition TTT dans le cas des soudures) vous donne le profil du défaut dans une position presque exacte géométriquement.
Vous pouvez utiliser cette combinaison de vues de modes d’acquisition pour placer vos curseurs de mesure avec plus d’assurance.
Une fiabilité qui s’observe
La combinaison de ces caractéristiques TFM fait de l’appareil de recherche de défauts OmniScan X3 un outil puissant, surtout lorsqu’il est utilisé avec ses fonctions avancées d’inspection multiélément. Le principal avantage est l’obtention de données plus diversifiées et informatives qui vous aident à confirmer votre analyse et à prendre des décisions plus éclairées.
Pour en savoir plus sur les avantages offerts par les techniques FMC/TFM et multiélément pour les différentes applications d’inspection, consultez les pages ci-dessous.
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Foire aux questions sur la méthode TFM
Note d'application: Using the Total Focusing Method to Improve Phased Array Ultrasonic Imaging
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