Что такое фазированная решетка?

58 смотр.

Фазированная решетка относится к ультразвуковым технологиям. Она хорошо применяется в области медицины. В акушерстве используется с начала 1980-х годов, но с середины 1990-х стала применятся и в неразрушающем контроле. Одной из причин такого временного различия является то, что скорость звука  в металлах обычно в 3 раза больше скорости звука в воде или ткани человека, поэтому требования к быстродействию электроники значительно выше.

 

Метод ультразвуковой фазированной решетки основан на преобразовании и генерировании ультразвуковых волн. Преобразователь (кристалл) решетки представляет собой множество пьезоэлектрических элементов. Генератор контролирует все элементы для формирования лучей. Выходом генератора является обычный амплитудный сигнал в реальном времени, эквивалентный стандартному A-скану.

 

Метод фазированные решетки более усовершенствованный и сложный по сравнению с традиционным ультразвуковым контролем, в котором используется одноэлементный преобразователь. Многие прикладные задачи дефектоскопии используют фазированные решетки, благодаря которым контроль осуществляется гораздо быстрее и проще.

 

Прежде чем изучать информацию дальше, рекомендуем просмотреть раздел Лексикон. Термины, связанные с фазированным решеткам, так или иначе, могут оказаться мудреными и новым для большинства людей, но на самом деле они не являются сложными.

 

 

В чем отличие от традиционного ультразвукового контроля?

Фазированные решетки -  это еще один надежный метод генерирования ультразвуковых волн. Если рассмотреть многоэлементный датчик, то основными параметрами, определяющими ультразвуковое излучение, являются апертура и частота.

 

Примем фокусное расстояние постоянным при постоянной частоте, и разобьем его на множество мелких элементов.  Теперь сделаем так, что бы  электроника могла контролировать  каждый элемент в отдельности, на излучение и прием ультразвуковой волны. Получили метод фазированной решетки, и теперь с помощью преобразователя Вы можете управлять пучком и фокусировать его точно в область дефекта. Так же есть возможность воспроизвести точно тот же  пучок с тем же фокусным расстоянием, глубиной проникновения и шириной на программном уровне.

 

Преимущества метода фазированной решетки лежат на поверхности: генератор может формировать пучок за пучком со скоростью самой быстродействующей электроники. Время, которое тратится на переключение с одного луча на другой, сравнимо со временем распространения ультразвуковой волны.

 

Впоследствии генератор предоставляет A-сканы, которые соответствуют пучкам, фазированная решетка обеспечивает изображения этих сканов в реальном времени, где амплитуда отмечается цветом. Кроме того, прибор еще предложит просмотреть эти сканы в реальном времени.

 

 

 

 

Преимущества.

Они многочисленны:

  • Различные углы ввода пучков могут быть сгенерированы с помощью одного преобразователя, охватывающего гораздо большую интересующую Вас область (область, проверяемая на наличие дефекта).
  • Больший охват позволяет, как уменьшать скорость сканирования объекта, так и увеличивать разрешающую способность контроля, или совмещать их.
  • Получение реальных изображений положения и размеров дефектов, а также их интерпретация происходит быстрее и проще.
  • Все данные, учитывающие последовательность контроля, могут быть записаны в реальном времени.
  • Отчеты представляются в виде изображения, что облегчает упрощение понимания результатов контроля  для персонала.

Когда компания  HARFANG представила первый в мире портативный прибор, основанный на методе фазированной решетки, в Июне 2002 года, многие заказчики посмотрели в сторону этого метода и  простоты пользовательского интерфейса.

 

 

Как производится контроль?

Традиционный ультразвуковой контроль основан на отражении луча от дефекта в материале и представлении результата в виде A-скана. Метод фазированной решетки представляет собой то же самое, если используются изображения A-скана. Однако многие пользователи предпочли бы использование изображений ( S-скан ) для выполнения измерений и диагностики. Визуализация  основана на выведении каждого скана отдельно на экран в масштабе 1:1, поэтому  к примеру при положении курсора на изображении  под углом 450  можно получить А-Скан на луче под  450. Вы можете перемещать курсор «представление в декартовых координатах» по краям дефекта и получать и информацию о глубине и площади при соответствующем положении курсора.

 

 

Отвечает ли данный метод принятым стандартам?

 

По сути фазированная решетка отвечает принятым стандартам, так как это  один из способов генерирования ультразвуковых волн. Например, если по стандарту необходим датчик сдвиговой (поперечной) волны под углом 450,  вы также можете использовать фазированную решетку. Так как вы генерируете лучи под множеством углов, то вы можете выбрать луч под углом 450 с теми же параметрами (фокусное расстояние, ширина, глубина проникновения). Некоторые стандарты  могут потребовать использования DAC  или TGC. Все эти функции доступны для фазированной решетки.

 

Возможен другой вариант, когда надо организовать выполнение демонстрации критерия. Хороший пример ASME Sec. XI, Appendix 8.

 

Многие организации, такие как ASME, AWS, ASTM and EN, трудятся над совместимостью их стандартов с методом фазированной решетки впоследствии  разработки методов поверки и калибровки данных систем.

Другие интересные статьи

58 смотр.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *