3.10 Überblick über Schallbündeleffekte

Phased-Array-Geräte ermöglichen dem Nutzer die Anzahl Parameter, die die Form des Schallbündels und die grafische Auflösung der resultierenden Bilder beeinflussen, zu programmieren.

Die folgenden Bilder der Prüfung zeigen den Effekt von der Erhöhung der virtuellen Apertur des Phased-Array-Sensors durch das Pulsen der Elemente in Gruppen. Ein Sensor mit 64 Elementen im Abstand von 0,6 mm sendet Elemente in Gruppen von 4, 8 und 16, währenddessen die seitlichen Bohrungen des Justierkörpers dargestellt werden. Die größte Apertur (16 Elemente) erstellt ein Bild, das schärfer ist als das, welches durch kleinere Apertur erstellt wird. Außerdem liefert sie die höhere Amplitude von den Bohrungen. Natürlich können größere Aperturen nur mit Sensoren erhalten werden, die eine große Anzahl Elemente besitzen, welche wiederum teurer sind und normalerweise teurere Geräte zum Betrieb erfordern.

Ein anderes Element bei der Konfiguration einer Phased-Array-Prüfung ist die Anzahl programmierter Sendemodulierungen oder Winkelschritte in einem Scan, was die Anzahl einzelner Ansichten erheblich steuert, um ein Bild zu erstellen. Viele Sendemodulierungen erzeugen allgemein ein detaillierteres Bild, aber möglicherweise auf Kosten von Prüfgeschwindigkeit und Energieverbrauch. Weniger Sendemodulierungen bedeuten, dass die Bilder schneller aktualisiert werden und der Energieverbrauch ist geringer, aber das Endbild ist nicht so scharf.

Wie Apertur und die Anzahl Sendemodulierungen kann elektrische Schallbündelfokussierung (wie in Abschnitt 2.14 bereits besprochen) einen erheblichen Effekt auf die Bildschärfe und die Amplitude der Reflektion des Fehlers haben. Die folgenden Bilder zeigen nicht fokussierte (links) und fokussierte (rechts) Bilder von 5 MHz mit drei Querbohrungen im Justierkörper aus Stahl.

Vielleicht ist das wichtigste Element, was die Bildauflösung beeinflusst, die Sensorauswahl. Eine höhere Frequenz liefert normalerweise eine höhere Auflösung, als niedrige Frequenzen. Wohingegen niedrige Frequenzen eine Durchdringungsvorteil bei Anwendungen mit sehr langen Schallwegen oder mit schalldämpfendem oder -streuendem Prüfmaterial besitzen. Die folgenden Bilder zeigen mehrere Querbohrungen in einem Justierkörper aus Stahl, aufgezeichent mit 5 MHz und einem Sensor mit 64 Elementen (links) und mit 2 MHz und einem Sensor mit 16 Elementen (rechts). In beiden Fällen wird eine Apertur mit 16 Elementen eingesetzt. Das 5-MHz-Bild ist deutlich schärfer.

Die Prüfung mit 5 MHz erfordert eine höhere Verstärkung, da sich die Schalldämpfung in manchen Materialien proportional zur Frequenz erhöht. Doch bei den meisten Phased-Array-Anwendungen stellt die Verstärkung keine Begrenzung dar.

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