超聲波用于工業(yè)無(wú)損檢測(cè)(NDT)已有一個(gè)世紀(jì)左右的歷史。早期的超聲波檢測(cè)(UT)涉及單元件傳感器，這是一種相對(duì)簡(jiǎn)單的技術(shù)，至今仍在使用，足以滿足許多應(yīng)用。

隨著時(shí)間的推移，技術(shù)也在進(jìn)步。利用多元素探針和功能更強(qiáng)大的電子和軟件，提高了檢測(cè)性能和效率。這就導(dǎo)致了相控陣超聲檢測(cè)(PAUT)的出現(xiàn)，這是一種現(xiàn)在被廣泛接受和應(yīng)用的技術(shù)，盡管它需要比傳統(tǒng)的UT更多的培訓(xùn)來(lái)完成這項(xiàng)工作。

全聚焦方法(TFM)在復(fù)雜性上又向前邁進(jìn)了一大步。它利用了多元素探測(cè)技術(shù)，但TFM所需的數(shù)據(jù)是使用全矩陣捕獲(FMC)方法獲取的。FMC是一種更全面的波束發(fā)射和接收策略，可以產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。

觀看這個(gè)短視頻，了解更多關(guān)于FMC和TFM的基本原理

TFM成像依賴于對(duì)大量FMC數(shù)據(jù)的處理，因此它被認(rèn)為是一種慢速技術(shù)，只適用于二次、更有針對(duì)性的驗(yàn)證。在使用和試驗(yàn)TFM一段時(shí)間后，我提出了一些注意事項(xiàng)，希望能夠消除對(duì)這種相對(duì)較新的NDT方法的一些假設(shè)。

1. 避免認(rèn)為一種模式適合所有模式

如果你像我一樣帶著PAUT背景來(lái)TFM，你可能對(duì)脈沖回波(P/E)技術(shù)非常熟悉。光束路徑很容易用脈沖回波來(lái)理解。在P/E首段檢測(cè)中，來(lái)自探頭的聲束脈沖，傳播到缺陷，反射缺陷，再傳播回探頭。在第二回合檢查中，后墻會(huì)有一個(gè)額外的彈跳。

對(duì)于TFM，光束路徑的概念不是那么簡(jiǎn)單。為了生成TFM圖像，采集儀器利用FMC數(shù)據(jù)對(duì)波束路徑進(jìn)行綜合重建。通過(guò)組合不同的波型(縱向或橫向)和波路徑的不同分支，該儀器為您提供多達(dá)10種TFM模式(也稱為波組)的選擇-例如，TTT, TLT，或TTTT。

要破譯這些TFM波組，要知道每個(gè)字母代表旅程的一段，以及這一段的傳播模式- t代表橫向，L代表縱向。TFM波組可以有額外的反彈，我們不習(xí)慣看到與相控陣脈沖回波。一些儀器，如OmniScan X3探測(cè)儀，甚至有一個(gè)5T波組(TT-TTT)的選擇。

有了所有這些選項(xiàng)，您如何選擇合適的波集(或波集)進(jìn)行檢查?以下是一些需要考慮的重要因素:

•缺陷類型

•缺陷位置

•曲率或部分幾何

這些特性，無(wú)論是目標(biāo)缺陷還是被檢測(cè)部分，都會(huì)影響到每個(gè)波組的檢測(cè)能力。

為了證明這一點(diǎn)，我提供了一個(gè)焊接ID裂紋的不同TFM圖像的例子。

我的第一個(gè)例子顯示了在OmniScan X3顯示器上使用脈沖回波模式的TTTT波(類似于PAUT第二支腿檢查)時(shí)的信號(hào)響應(yīng)。

雖然檢測(cè)到一些信號(hào)，但信號(hào)不是最佳的，而且有可能忽略這個(gè)指示?，F(xiàn)在，如果我們?cè)谕粋€(gè)ID裂縫上切換到自串聯(lián)模式的TTT波設(shè)置，突然顯示“彈出"的指示!

在這種情況下，聲波在擊中內(nèi)徑裂紋反射器之前從后壁反射回來(lái)，與裂紋垂直度要大得多，所以TTT波對(duì)裂紋進(jìn)行了漂亮的成像!(就像傳統(tǒng)的UT一樣，你希望反射盡可能接近90°。)

對(duì)于ID裂紋，這兩種TFM模式提供了截然不同的檢測(cè)結(jié)果。對(duì)于不同深度和不同方向的不同反射器也是如此。一種模式通常不足以覆蓋所有場(chǎng)景。

額外提示:確保你的速度和厚度參數(shù)是準(zhǔn)確的

這里，如果你來(lái)自PAUT背景，你可能有估計(jì)材料聲速的習(xí)慣。您可能想輸入標(biāo)準(zhǔn)的0.2320?；?890米/秒，今天就到此為止。然而，對(duì)于TFM，特別是使用帶有額外反彈的自串聯(lián)模式時(shí)，我們不能冒險(xiǎn)猜測(cè)。

為了證明這一點(diǎn)，當(dāng)嘗試使用TTT波集檢測(cè)ID裂縫時(shí)，觀察2.5 m/s變化帶來(lái)的差異。

在半跳(TTT)速度值上的5%的差異會(huì)導(dǎo)致垂直缺口上的信號(hào)*丟失。這種對(duì)精度的要求也適用于零件的厚度和幾何形狀。如果輸入的厚度和幾何值不準(zhǔn)確，信號(hào)不再反彈到預(yù)期的位置，從而導(dǎo)致計(jì)算不準(zhǔn)確。

2. 確保你有正確的探針來(lái)聚焦TFM區(qū)域

全聚焦方法(TFM)成像也有在整個(gè)TFM區(qū)域提供均勻焦點(diǎn)的聲譽(yù)。然而，這并不*正確。TFM與相控陣和常規(guī)UT具有相同的物理規(guī)律。例如，儀器的TFM成像性能取決于相控陣探頭的能力。

就像PA和UT一樣，探測(cè)器的物理特性，如元件尺寸和頻率，都會(huì)影響其光束特性(即近場(chǎng)長(zhǎng)度、光束直徑、光束擴(kuò)散角等)，這些特性也會(huì)對(duì)TFM區(qū)聚焦產(chǎn)生影響?？匆幌?/p>

在博客文章“哪種相控陣探頭適合你的全聚焦方法檢查?"中了解更多關(guān)于TFM的影響探頭的選擇。

3.不要低估振幅保真度的重要性

什么是振幅保真度，為什么這個(gè)術(shù)語(yǔ)是TFM的流行詞?

振幅保真度(AF)是由TFM網(wǎng)格分辨率引起的指示的最大振幅變化的測(cè)量(以分貝為單位)。簡(jiǎn)而言之:這個(gè)值決定了在你的圖像質(zhì)量變得太像素化以至于不能清楚地看到缺陷之前網(wǎng)格的粗糙程度。通過(guò)調(diào)整對(duì)焦，你要確保像素的大小適合波長(zhǎng)的大小。像素的大小與超聲光束波長(zhǎng)的比例是很重要的。就像在PAUT中數(shù)字化頻率過(guò)低時(shí)，可能會(huì)錯(cuò)過(guò)信號(hào)的峰值，在TFM中，太大的像素可能意味著看不到指示的峰值振幅。

影響振幅保真度的因素有很多:探測(cè)頻率和帶寬、材料速度、網(wǎng)格分辨率、應(yīng)用包絡(luò)線等等。規(guī)范TFM的檢驗(yàn)規(guī)范(例如ASME)通常建議振幅保真度不超過(guò)2分貝(dB)。

你怎么知道你的AF是否超過(guò)了最佳水平?簡(jiǎn)單:只要看看AF讀數(shù)，如OmniScan X3探傷器為你計(jì)算它。此外，OmniScan X3單元的TFM包膜功能使更快的采集速率比標(biāo)準(zhǔn)，振蕩TFM渲染，同時(shí)保持最佳的振幅保真度(AF)設(shè)置，所以確保嘗試包膜，下次你努力獲得正確的AF!

“全聚焦方法與包絡(luò)特征的使用"中了解我們的創(chuàng)新TFM信封。

4. 充分利用波浪路徑模擬器和建模工具

使用您可以使用的所有軟件工具來(lái)預(yù)測(cè)TFM檢查的結(jié)果。

在開(kāi)始TFM檢查之前，請(qǐng)使用模擬器(如聲學(xué)影響圖(AIM)建模工具)驗(yàn)證給定探頭、楔形物和波組組合的可達(dá)到的覆蓋范圍和靈敏度。AIM工具還考慮了目標(biāo)缺陷類型和探頭的角度偏移。用它檢查所有的波集，并在不同的反射器上測(cè)試每一個(gè)，直到你找到一個(gè)。

AIM振幅圖的顏色可以清楚地顯示TFM波組在感興趣區(qū)域(ROI)的覆蓋范圍。

紅色區(qū)域表示超聲響應(yīng)很好，最大振幅在0 ~ 3 dB之間變化。橙色區(qū)域與最大振幅相差3db ~?6dB。?6dB ~?9db之間黃色區(qū)域，以此類推。

通過(guò)觀看本次網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)，了解更多關(guān)于AIM的使用:聲學(xué)影響圖(AIM)——用于TFM檢測(cè)的建模工具。

5. 使用多種模式來(lái)優(yōu)化你的覆蓋范圍

最后，但并非最不重要的是，一些儀器可以讓你在同一時(shí)間使用多種模式!例如，您可以在OmniScan X3屏幕上同時(shí)運(yùn)行和顯示多達(dá)四種TFM模式的結(jié)果。利用這一點(diǎn)來(lái)幫助你確保你不會(huì)錯(cuò)過(guò)任何未被懷疑的缺陷!