O OmniScan® X3, detector de defeitos por ultrassom Phased Array (PAUT), possui recursos avançados de aquisição e processamento de dados conhecidos como captura completa de matriz e método de foco total (FMC/TFM, siglas em inglês). Essa técnica otimiza os sinais da sonda para obter imagens aprimoradas e resultados mais confiáveis em determinadas aplicações.
Não adicionamos apenas FMC/TFM ao detector de defeitos OmniScan, nós também os aperfeiçoamos. Neste artigo, falamos sobre os três principais aprimoramentos do FMC/TFM. Mas primeiro, vamos discutir o básico.
O que é o FMC?
A captura completa de matriz (FMC) é uma estratégia de aquisição de dados que adquire todas as combinações possíveis de transmissão e recepção da matriz de transdutores — em outras palavras: as informações acústicas completas fornecidas por todos os elementos da sonda Phased Array. Cada elemento é acionado individualmente, enquanto todos os outros elementos da matriz recebem ou “ouvem” os sinais retornados. Isso gera uma matriz de A-scans elementares, que compõe o conjunto de dados FMC. Diferente da aquisição Phased Array, com o método FMC não há atraso de tempo, ou direção de feixe, executada usando leis focais programadas.
O que é TFM?
O processamento do método de foco total (TFM) dá sentido aos dados adquiridos pelo FMC. Os algoritmos TFM usam variáveis específicas para classificar os extensos dados elementares de A-scan contidos no conjunto de dados FMC em conjuntos de ondas. Esses conjuntos de ondas — ou modos de propagação — representam um trajeto das ondas de ultrassom do transmissor para uma posição de píxel da imagem e da volta ao receptor (incluindo reflexões), definido pelos tipos de ondas para cada trecho desse trajeto, seja transversal (T) ou longitudinal (L).
No detector de defeitos do OmniScan X3, conforme a sonda PA examina a peça, os dados do FMC são gravados e codificados enquanto o TFM os processa. As imagens TFM resultantes são exibidas ao vivo para todos os conjuntos de ondas selecionados (até quatro conjuntos de ondas por vez). O mesmo conjunto de dados FMC é reprocessado várias vezes para gerar diferentes parâmetros de reconstrução para uma determinada posição do codificador.
Identificar a orientação de um defeito é mais fácil, mesmo para quem não tem experiência
Sob certas condições, as visualizações TFM fornecem imagens altamente focadas de defeitos na posição geométrica real na peça. A renderização depende de alguns fatores, incluindo a escolha da sonda e do calço, o método de varredura, o conhecimento prévio das características da peça e o modo de propagação selecionado (ou conjunto de ondas) usado. Se você precisa comunicar isso a colegas que não estão familiarizados com essa tecnologia, é mais fácil ajudá-los a decifrar a orientação geométrica dos defeitos.
O TFM é melhor que o Phased Array?
A comparação do método de foco total com Phased Array não é fácil. A técnica FMC/TFM é muito vantajosa para algumas aplicações, enquanto o Phased Array pode ser mais vantajosa para outras. Possuir um instrumento de alto desempenho com imagens de alta qualidade que oferece as duas tecnologias é a melhor opção.
Como o TFM se concentra em qualquer lugar da região de interesse (a “zona TFM” definida pelo usuário), sua capacidade de detectar defeitos nessa zona é aprimorada em comparação com o Phased Array padrão. Dito isso, a inspeção FMC/TFM funciona com uma taxa de varredura mais lenta que o Phased Array, e seu poder de focagem funciona apenas no campo próximo. O Phased Array também produz imagens de excelente qualidade semelhante à fornecida pelo TFM. Uma discussão detalhada dos prós e contras, ponto a ponto, pode ser encontrada na página Perguntas frequentes sobre TFM.
A aquisição e o processamento FMC/TFM do detector de defeitos OmniScan X3 foram projetados com vários recursos inovadores que aprimoram ainda mais as imagens que ele fornece.
Estes são os aprimoramentos mais interessantes:
1. Envelope de TFM em tempo real
O processamento TFM avançado do detector de defeitos OmniScan X3 inclui um recurso que remove as oscilações do sinal na imagem, melhorando a robustez das medições de amplitude máxima e aumentando a precisão com que as indicações são representadas. A caracterização de falhas e os recursos de dimensionamento baseados em amplitude são aprimorados. O recurso de envelope TFM também permite uma taxa de aquisição mais rápida que a renderização TFM padrão e oscilante, mantendo a fidelidade de amplitude (AF).
Adquire imagens TFM de alta qualidade a uma taxa mais rápida
Veja com seus próprios olhos os exemplos abaixo — esta comparação mostra falhas de ataque de hidrogênio a alta temperatura (HTHA) com o envelope na parte superior e na parte inferior.
A imagem que mostra claramente as falhas HTHA (envelope ativado) foi adquirida com uma resolução mais espessa do que a imagem TFM com o envelope desligado, mas a leitura AF permanece abaixo da tolerância padrão de 2 dB. A taxa de aquisição mais rápida (19,5 Hz em oposição a 10,6 Hz) é devida à configuração de resolução mais espessa que diminui a carga de computação. Mas, como você pode ver, a qualidade da imagem não sofre. De fato, os ecos são mais fáceis de distinguir na imagem do envelope TFM.
2. Simulador de mapa de influência acústica (AIM)
Com um sistema TFM típico, você presume que a região de interesse (ROI) está completamente coberta pelas ondas acústicas da sonda. Mas todas as variáveis que afetam a acústica, incluindo o padrão de difração dos elementos da sonda, o comprimento do trajeto acústico, os coeficientes de transmissão e reflexão nas interfaces e as características da falha alvo, podem afetar os níveis de influência acústica na região de interesse (ROI).
Para ajudar a garantir que as falhas que você está direcionando sejam detectadas com uma boa relação sinal-ruído (SNR), o detector de defeitos OmniScan X3 é equipado com um recurso chamado Mapa de Influência Acústica, ou AIM.
Ao criar seu plano de verificação TFM no detector de defeitos, a ferramenta de modelagem AIM mostra a influência acústica eficiente na região de interesse de cada modo de propagação (ou conjunto de ondas). Nas capturas de tela abaixo, você pode ver a cobertura fornecida pelos conjuntos de ondas TTL (superior) e TTTT (inferior) TFM.
Mapa de cores claras mostrando a cobertura de amplitude
As cores do mapa de amplitude do AIM fornecem indicação clara da cobertura que os conjuntos de ondas TFM fornecem na região de interesse.
- As áreas vermelhas indicam que a resposta ultrassônica é muito boa e varia entre 0 dB e –3 dB em relação à amplitude máxima
- As áreas alaranjadas variam entre 3 dB e –6 dB da amplitude máxima
- Áreas amarelas entre –6 dB e –9 dB
- E assim por diante…
Essa ferramenta ajuda a escolher os conjuntos de ondas TFM adequados para usar na sua inspeção.
3. Comparação na tela de até 4 conjuntos de ondas
Durante a inspeção, você pode comparar até 4 imagens de conjunto de ondas no detector de defeitos. A comparação desses conjuntos de ondas oferece informações complementares que podem facilitar as tarefas de detecção, como o dimensionamento dos defeitos.
O posicionamento mais preciso do cursor sinaliza um dimensionamento mais acurado do defeito
Com um conjunto de ondas, você pode ver a difração da ponta com mais clareza, e outro pode oferecer uma melhor visualização da armadilha de canto; depois, um terceiro (normalmente a onda TTT definida no caso de soldas) fornece o perfil da falha em uma posição quase geometricamente precisa.
Você pode usar essa combinação de visualizações de conjunto de ondas para colocar seus cursores de dimensionamento com mais convicção.
Segurança que se pode ver
A combinação dos recursos de TFM faz do detector de defeitos OmniScan X3 uma ferramenta poderosa, principalmente quando combinada com seus avançados recursos de Phased Array. A principal vantagem é que você possui dados diversos e informativos que ajudam a confirmar sua análise e fazer suas avaliações com mais segurança.
Para obter mais informações sobre as vantagens oferecidas pelas técnicas FMC/TFM e Phased Array para aplicações diferentes de inspeção, confira os links abaixo.
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Cinco razões para você mudar para o detector de defeitos OmniScan X3
Perguntas frequentes sobre TFM
Nota de aplicação: Usando o método de foco total para melhorar a imagem do ultrassom Phased Array
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