Приборы и оборудование
неразрушающего контроля

Санкт-Петербург

8(800) 775-97-61 +7 812 313-96-75

УЗ дефектоскоп на фазированных решетках

07.11.2016

Применение фазированных решеток (ФР) позволило в первую очередь в 10-100 раз повысить скорость процесса сканирования. Например, при контроле сварных швов использование ФР позволяет полностью исключить передвижение датчика в направлении, поперечном направлению сварного шва. Во-вторых, повышается информативность и достоверность контроля. Это обусловлено обеспечением малого шага сканирования без увеличения времени сканирования, возможностью использования нескольких углов ввода УЗ и возможностями аппаратуры по сохранению и отображению результатов сканирования. ФР представляет из себя набор пьезоэлектрических элементов, расположенных на одной общей подложке. В основном используются три вида решеток: линейные, двухмерные и кольцевые. Из них наибольшее распространение получили линейные ФР, их используют более чем в 99% случаев. Число элементов в такой решетке может быть от десятка до нескольких сотен. Элементы, используемые для излучения и/или приема УЗ колебаний, называются активной группой. Изменяя число элементов в активной группе можно изменять величину апертуры виртуального ПЭП. С помощью специальных электронных блоков можно изменять задержки сигналов возбуждения каждого элемента решётки, изменяя фокусировку, угол ввода и точку ввода ультразвука. Аналогичный процесс происходит при приеме УЗ колебаний. Такие особенности фазированных решёток позволяют программно реализовать практически любые схемы контроля, существенно упростив процесс механического сканирования. Как и у традиционных ПЭП контроль ФР может осуществляться сдвиговыми или продольными волнами. Контроль поперечными волнами применяется обычно для контроля сварных швов, поиска вертикальных трещин и т.д. Контроль продольными волнами позволяет хорошо выявлять расслоения, включения, изменение толщины стенки и т.д.

Метод ультразвуковой фазированной решетки (Phased Array) основывается на преобразовании и генерировании ультразвуковых волн. В самом общем виде принцип ультразвукового контроля основывается на способности ультразвукового луча отражаться от дефекта в исследуемом объекте.

Технология фазированных решеток

Cистема ФР использует физику поэтапного возбуждения волны, изменяя время между импульсами таким образом, что отдельные волновые фронты, созданные каждым элементом в массиве взаимодействуют друг с другом, чтобы увеличить или погасить энергию в определенных направлениях, что позволяет эффективно управлять формой звукового луча.

Фазированные решетки представляют собой набор нескольких пьезоэлементов, конструктивно объединенных в одном корпусе преобразователя. Физический принцип работы фазированных решеток в составе УЗ-дефектоскопа заключается в генерации УЗ-волн всеми пьезоэлементами, которые в комплексе формируют УЗ-пучок. Электронное управление углом ввода УЗ-пучка и анализ отраженных эхосигналов позволяют в режиме реального времени формировать на экране дефектоскопа S-скан, в виде двумерного изображения сечения.

Кристалл решетки (выступающий в роли преобразователя) 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. Преобразователь (кристалл) решетки представляет собой множество пьезоэлектрических элементов. Генератор контролирует все элементы решетки для формирования лучей. Выходом генератора является обычный амплитудный сигнал в реальном времени, эквивалентный стандартному A-скану.

Дефектоскоп на фазированных решетках Isonic 3510

Преобразователь фазированной решетки, представляет из себя множество пьезоэлектрических элементов, объединенных в одном датчике. Генератор осуществляет контроль всех элементов, формирующих лучи, и выдает амплитудный сигнал в режиме реального времени, который эквивалентен стандартному А-скану. Угол излучения фазированного датчика управляется программно и может охватывать достаточно большой объем исследуемого материала без физического перемещения самого датчика. Такой подход снимает необходимость использовать множество преобразователей с различными углами ввода, что ускоряет работу и уменьшает износ контактной поверхности ПЭП.

Таким образом, метод фазированной решетки - это множество А-сканов, количество которых зависит от числа преобразователей. Из этого множества A-сканов в дальнейшем можно построить S-скан, позволяющий визуализировать структуру материала.

Метод фазированной решетки - усовершенствованный по сравнению с традиционным ультразвуковым контролем (использующим одноэлементный преобразователь). За счет использования многоэлементных преобразователей вырастает производительность контроля, его качество, повышается наглядность.

Преимущества метода ультразвуковой фазированной решетки:

  1. Различные углы ввода пучков могут быть сгенерированы с помощью одного преобразователя, охватывающего гораздо большую область (область, проверяемая на наличие дефекта)
  2. Больший охват позволяет уменьшить скорость сканирования объекта, а также увеличить разрешающую способность контроля
  3. Получение реальных изображений положения и размеров дефектов, а также их интерпретация происходит гораздо оперативнее (по сравнению с классическим методом УЗК)
  4. Отчеты представляются в виде изображения, что облегчает упрощение понимания результатов контроля для персонала
  5. Функция секторного сканирования значительно улучшает возможность распознавания дефектов и повышает продуктивность контроля посредством сканирования большего объема за единичное сканирование
  6. Регулируемая геометрия эхо-сигналов минимизирует ложные индикации. Фазированные решетки позволяют обследовать геометрически сложные детали без необходимости перемещения объекта или датчика 
  7. Гибкость при контроле изделий сложной формы
  8. Простота настройки и сохранение неограниченного числа настроек
  9. К финансовым преимуществам метода фазированных решеток можно отнести: экономию времени и затрат на оплату труда дефектоскопистов, увеличение срока службы преобразователей, отсутствие необходимости использовать контактную жидкость
  10. Упрощение конструкции сканера и повышение разрешающей способности
  11. Позволяет обнаруживать дефекты, которые не всегда удается обнаружить классическим УЗК
  12. Контроль больших толщин и крупнозернистых материалов

К списку статей
Наверх

Уточните стоимость у наших специалистов

я даю согласие на обработку персональных данных