Выбор наилучшего режима распространения для отражателя с помощью инструмента моделирования AIM в рамках TFM-контроля (метод общей фокусировки)

Метод общей фокусировки (TFM) в неразрушающем контроле (НК)

Метод общей фокусировки (TFM) был встречен с большим энтузиазмом в сфере неразрушающего контроля (НК). Но есть еще некоторые трудности, которые предстоит решить при работе в режиме TFM, например, выбор соответствующего режима распространения (группы волн) в конкретном случае. Пользователи данного метода быстро поняли, что использование неправильного режима может означать полную потерю сигнала дефекта на экране, и соответственно, привести к негативным последствиям.

Трудности при выборе настроек в режиме TFM

При выборе режима распространения (группы волн), контролер должен знать, какие типы дефектов могут возникнуть в данном объекте контроля. Тип дефекта дает некоторую информацию об ориентации отражателя, что очень важно при выполнении ультразвукового контроля (УЗК). Будь то традиционный УЗК, УЗК с применением ФР или TFM-метод, основной принцип остается тем же. Вероятность обнаружения (POD) наиболее высока, когда угол падения проходящего акустического луча равен углу отражения от известного дефекта. Еще один главный фактор – параметры преобразователя. В зависимости от используемого преобразователя, акустические волны могут не достигать целевого дефекта с заметной амплитудой. Даже если зона TFM обозначена в определенном месте, вполне возможно, что физические свойства не позволят данному конкретному ПЭП сфокусироваться глубоко в объекте. Так много факторов, которые нужно учесть! Как же упростить контроль и гарантировать точность результатов?

Режимы распространения волн

Аналогичное расположение ПЭП

ТТ

TTT

LLL

Рис. 1: Режимы, используемые для получения изображений боковых отверстий (SDH). В данном случае, образец очень толстый, а самотандемные режимы (TTT и LLL) малоприспособлены.

Решение с использованием карты акустического воздействия

Дефектоскоп OmniScan^® X3 на фазированных решетках предоставляет возможность создания плана сканирования. План сканирования включает карту акустического воздействия (AIM), специально разработанную для TFM-контроля. Инструмент AIM позволяет выбрать необходимый режим распространения УЗ, или группу волн, для выполнения контроля.

Рис. 2: План сканирования OmniScan X3 в режиме TFM: карта акустического воздействия, сгенерированная для ПЭП, призмы и эталонного образца, представленного на Рис. 1. Он определяет охват сканирования и показывает значение индекса чувствительности (41.42) для группы волн ТТ. Полученное TFM-изображение также представлено на Рис. 1 (слева). Светло-оранжевый квадрат на тепловой карте выше представляет зону TFM (область интереса, которая определяется пользователем).

Рис. 3: Модели AIM, определяющие охват сканирования и чувствительность для групп волн TTT и LLL в режиме самотандема, с соответствующими значениями индекса чувствительности (13.89 для группы волн TTT и 2.18 для группы волн LLL). Они соответствуют TFM-изображениям, представленным на Рис. 1 (в центре и справа) для групп волн TTT и LLL.

Инструмент моделирования AIM учитывает несколько параметров, – включая преобразователь и призму, скорость звука, толщину, геометрию образца, метод контроля, группы волн и, конечно, параметры, введенные контролером в меню «Зона влияния» – для описания целевого типа дефекта.

Значение индекса чувствительности

Важно отметить, что действительное значение каждого цвета варьируется от одной карты к другой. Это связано с тем, что диапазон децибел цветов в каждом моделировании AIM измеряется в обратном направлении от прогнозируемой максимальной амплитуды после нормализации.

Для сравнения AIM-карт друг с другим, используется индекс чувствительности (SI). Значение SI выражается в произвольных единицах и представляет собой максимальную чувствительность, прогнозируемую для всей карты данной группы волн до нормализации.

Как вы можете видеть на картах (Рис. 2 и 3), значения индекса чувствительности следующие:

• 41,42 для группы волн TT
• 13,89 для группы волн TTT
• 2,18 для группы волн LLL

Если посмотреть на тепловые карты на Рис. 2 и 3, четко видно, что прогнозируемый охват сканирования для группы волн TTT недостаточен в зоне TFM (оранж. прямоугольник), тогда как группы волн LLL и TT кажутся одинаково хорошими вариантами. На обеих картах, красные и оранжевые области обеспечивают достаточный охват зоны TFM.

Однако, при сравнении показаний индекса чувствительности карт TT и LLL (41,42 vs 2,18 соответственно), мы видим, что чувствительность красных и оранжевых зон на карте волн TT в 19 раз выше, чем на карте волн LLL.

Чем выше прогнозируемая чувствительность, тем лучше ожидаемое отношение сигнал-шум (JCI) для данных зон при контроле TFM.

Преимущества карты акустического воздействия (AIM) для TFM

В представленном здесь примере, сравнив AIM-карты трех групп волн (TT, LLL и TTT), мы можем предсказать, что группа волн TT обеспечит наилучшее покрытие зоны TFM с самой высокой чувствительностью. Изображения TFM (Рис. 1), полученные с помощью соответствующих групп волн, показывают, что карта AIM позволила правильно смоделировать возможности визуализации для выявления дефектов в образце. Инструмент моделирования AIM устраняет все сомнения относительно выбора режима распространения TFM.

TFM открывает новые многообещающие возможности в области производственного контроля, но без надлежащего инструмента моделирования сложно предсказать акустический охват и уровень чувствительности. Возможность создания плана сканирования в дефектоскопе OmniScan X3, а также карта акустического воздействия AIM позволяют контролеру с уверенностью выбрать нужный режим TFM.

Подробнее о преимуществах TFM для УЗК ФР см. в примечании по применению «Использование метода общей фокусировки (TFM) для лучшей визуализации дефектов при ФР-контроле.»