Краткий обзор карты акустического воздействия и индекса чувствительности
Карта акустического воздействия (AIM), представленная в дефектоскопе OmniScan™ X3, является важным программным инструментом для создания плана сканирования методом общей фокусировки (TFM). AIM прогнозирует зону покрытия акустического луча для каждой комбинации путей распространения волн (групп волн), позволяя оптимизировать план сканирования TFM для повышения вероятности обнаружения дефектов. Однако, поскольку каждая карта AIM является самонормализованной и отображается в логарифмической шкале амплитуд от 0 до –15 дБ, невозможно вывести относительную акустическую чувствительность между разными планами сканирования TFM, используя только карты AIM. Чтобы облегчить это сравнение, индекс чувствительности отображается поверх всех карт AIM.
Как использовать индекс чувствительности AIM
Индекс чувствительности представляет собой максимальную амплитуду каждой карты AIM до нормализации и отображается в произвольных единицах, которые пропорциональны прогнозируемой амплитуде напряжения при приеме. Объединяя информацию карт AIM с индексами чувствительности, пользователи могут сравнивать акустическую чувствительность разных конфигураций контроля TFM.
Наглядный пример
В данном примечании по применению, мы на примере покажем, как выбрать оптимальный режим контроля TFM для конкретного сценария на основе данных AIM и индекса чувствительности. Несмотря на то, что акцент здесь делается на выборе оптимального режима TFM, указанная процедура также может использоваться при выборе комбинации ПЭП+призма для заданного режима TFM.
В данном случае, нашей целью был выбор оптимального режима TFM для контроля поверхностной трещины на плоской заготовке толщиной 25 мм с использованием преобразователя 5L32-A32 и наклонной призмы SA32-N55S. Мы ограничиваем наш поиск режимами самотандема, поскольку в целом они больше подходят для получения геометрически правильных TFM-изображений вертикальных трещин. В текущей версии (5.1) программного обеспечения OmniScan™ MXU доступно 7 режимов самотандема. Соответствующие им карты AIM представлены на Рис. 1–7. Для этих карт AIM мы выбрали режим для плоских дефектов с углом 0° в целях соответствия ожидаемой ориентации поверхностной трещины.
Рис. 1: Планарная карта AIM для режима TT-T
Рис. 2: Планарная карта AIM для режима TL-T
Рис. 3: Планарная карта AIM для режима TL-T
Рис. 4: Планарная карта AIM для режима LL-L
Рис. 5: Планарная карта AIM для режима LT-T
Рис. 6: Планарная карта AIM для режима TT-L
Рис. 7: Планарная карта AIM для режима TT-TTT (5T)
Сравнение индексов чувствительности групп волн TFM
Исходя из карт AIM, можно констатировать, что режимы TL-T и TT-TTT (5T), вероятно, являются оптимальными режимами для данного сценария контроля, поскольку имеют лучшее акустическое покрытие вблизи верхней поверхности прутка. Если сравнить индексы чувствительности, то мы видим, что режим 5T имеет индекс 1,83, а режим TL-T — индекс 0,41. Согласно данной информации, ожидается, что режим 5T будет иметь примерно в 4,5 раза лучшее отношение сигнал–шум (ОСШ) по сравнению с режимом TL-T. Изображения TFM, полученные в ходе эксперимента с помощью этих двух режимов, представлены на Рис. 8.
Рис. 8: TFM-изображения, полученные с помощью a) режима 5T и b) режима TL-T. Аналоговое усиление 16 дБ, использ. на изобр. a) и 35 дБ, использ. на изобр. b).
На Рис. 8, аналоговое усиление для режимов 5T и TL-T установлено на 16 дБ и 35 дБ соответственно, так чтобы максимальные значения амплитуды для обоих режимов были на уровне 80%. Следовательно, режим 5T имеет акустическую чувствительность на 19 дБ (~ в 8 раз) лучше, чем режим TL-T. Это видно и по более низкому уровню фонового шума на TFM-изображении в режиме 5T. Разница в акустической чувствительности, экспериментально измеренной и прогнозируемой индексом чувствительности AIM, может быть связана с разностью между реальной трещиной и идеальным плоским отражателем. На Рис. 8 мы также видим, что режим 5T более точен в представлении механизма развития вертикальной трещины, как было прогнозируемо на картах AIM (Рис. 2 и 7).
Процедура выбора оптимального режима TFM с использованием AIM
Приведенный выше пример показывает, что инструмент AIM может точно моделировать акустическое покрытие данного TFM-режима, а индекс чувствительности позволяет прогнозировать относительную акустическую чувствительность различных режимов TFM.
Обобщенная процедура выбора оптимального режима TFM:
- Создайте карты AIM для всех режимов TFM, относящихся к конфигурации контроля. Убедитесь в правильности выбора параметров дефекта (н-р, сферический или плоский, ориентация плоских дефектов).
- Выберите режимы TFM, для которых соответствующие карты AIM обеспечивают адекватное акустическое покрытие в зоне интереса. Возможно понадобятся дополнительные режимы TFM для покрытия разных частей области интереса.
- Из перечня режимов TFM выберите режим(ы) с самым высоким индексом чувствительности AIM.
