Überblick über die AIM-Funktion (Acoustic Influence Map) und der Empfindlichkeitsanzeige
Die AIM-Funktion (Acoustic Influence Map) des OmniScan X3 Prüfgeräts ist ein geeignetes Softwarehilfswerkzeug zur Erstellung eines TFM-Prüfplans (Total Focusing Method). Mit der AIM-Funktion kann die Schallbündelabdeckung für alle Kombinationen von Schallwegen (Wellengruppen) vorhergesagt werden, sodass der Prüfer den TFM-Prüfplan optimieren kann, um die Erkennungswahrscheinlichkeit zu steigern. Da sich jedoch jede AIM-Karte selbst angleicht und in einer logarithmischen Amplitudenskala von 0 bis −15 dB angezeigt wird, bieten die AIM-Karten allein keinen Aufschluss über die relative akustische Empfindlichkeit zwischen den verschiedenen TFM-Prüfplänen. Um diesen Vergleich zu vereinfachen wird eine Empfindlichkeitsanzeige auf allen AIM-Karten oben angezeigt.
Verwendung der Empfindlichkeitsanzeige
Die Empfindlichkeitsanzeige zeigt einfach die maximale Amplitude jeder AIM-Karte vor der Angleichung in beliebigen Einheiten an, die proportional zur vorhergesagten Spannungsamplitude beim Empfang sind. Prüfer können mithilfe der Kombination der Informationen der AIM-Karten mit ihren Empfindlichkeitsanzeigen die Schallempfindlichkeiten verschiedener TFM-Prüfkonfigurationen vergleichen.
Zur Verdeutlichung
Dieses Anwendungsbeispiel beinhaltet die Auswahl eines optimalen TFM-Prüfmodus für eine festgelegte Prüfsituation basierend auf den Informationen und der Empfindlichkeitsanzeige der AIM-Funktion. Auch wenn dieses Beispiel den Fokus auf die Auswahl des optimalen TFM-Modus legt, kann das hier erläuterte Verfahren auch bei der Auswahl von Sensoren und Vorlaufkeilen für einen voreingestellten TFM-Modus helfen.
Das Ziel dieses Beispiels ist die Auswahl des optimalen TFM-Modus für die Prüfung eines oberflächendurchbrechenden Risses in einem Flachstab mit einer Dicke von 25 mm unter Verwendung eines 5L32-A32 Sensors an einem SA32-N55S Winkelvorlaufkeil. Die Suche wird auf Selbst-Tandem-Modi beschränkt, da diese im Allgemeinen besser für die Erstellung geometrietreuer TFM-Bildern mit vertikalen Rissen geeignet sind. In der aktuellen OmniScan MXU Softwareversion 5.1 stehen 7 Self-Tandem-Modi zur Verfügung. Ihre entsprechenden AIM-Karten sind in den Abbildungen 1 bis 7 gezeigt. Für diese AIM-Karten haben wir den planaren Fehlermodus mit einem Fehlerwinkel von 0° ausgewählt, um der erwarteten Ausrichtung des oberflächenbrechenden Risses zu entsprechen.
Abbildung 1: Planare AIM-Karte für TT-T-Modus
Abbildung 2: Planare AIM-Karte für TL-T-Modus
Abbildung 3: Planare AIM-Karte für TL-L-Modus
Abbildung 4: Planare AIM-Karte für LL-L-Modus
Abbildung 5: Planare AIM-Karte für LT-T-Modus
Abbildung 6: Planare AIM-Karte für TT-L-Modus
Abbildung 7: Planare AIM-Karte für TT-TTT-Modus (5T)
Vergleich der Empfindlichkeitsanzeigen von verschiedenen TFM-Wellengruppen
Aus den AIM-Karten geht hervor, dass die TL-T- und TT-TTT-Modi wahrscheinlich die optimalen Modi für diese Prüfsituation sind, da sie die beste Schallabdeckung nahe der Oberfläche des Stabs bieten. Beim Vergleich ihrer Empfindlichkeitsanzeigen ist zu erkennen, dass der TT-TTT-Modus eine Empfindlichkeitsanzeige von 1,83 hat und der TL-T-Modus eine Empfindlichkeitsanzeige von 0,41 hat. Von dieser Information ausgehend, wäre zu erwarten, dass der TT-TTT-Modus im Vergleich zum TL-T-Modus ein ungefähr 4,5-mal besseres Signal-Rausch-Verhältnis aufweist. Die TFM-Testbilder, die mit diesen zwei Modi erfasst wurden, sind in Abbildung 8 gezeigt.
Abbildung 8: TFM-Bilder im a) TTT-TT-Modus und b) TL-T-Modus Analoge Verstärkung von 16 dB in a) und von 35 dB in b).
In Abbildung 8 wurden die analogen Verstärkungswerte für den TT-TTT und TL-T-Modus auf 16 dB und 35 dB eingestellt, sodass die Peakamplitudenwerte für beide Modi bei 80 % liegen. Folglich besitzt der TT-TTT-Modus eine um 19 dB (~ 8-mal) bessere akustische Empfindlichkeit im Vergleich zum TL-T-Modus. Dies ist auch aus dem geringeren Hintergrundrauschen im TFM-Bild des TT-TTT-Modus ersichtlich. Der Unterschied zwischen der gemessenen und der durch die AIM-Empfindlichkeitsanzeige vorhergesagten akustischen Empfindlichkeit kann auf die Abweichung eines tatsächlichen Risses von einem idealen planaren Fehler zurückgeführt werden. In Abbildung 8 ist zudem zu erkennen, dass der TT-TTT-Modus den oberflächenbrechenden Zustand vertikaler Risse genauer darstellt, als es die AIM-Karten in den Abbildungen 2 und 7 zeigen.
Zusammenfassung des Auswahlverfahrens für den optimalen TFM-Modus mithilfe der AIM-Funktion
Das obige Beispiel zeigt, dass die AIM-Funktion die akustische Abdeckung eines bestimmten TFM-Modus genau modellieren kann und die Empfindlichkeitsanzeige verwendet werden kann, um die relative akustische Empfindlichkeit zwischen verschiedenen TFM-Modi vorherzusagen.
Ein zusammengefasstes Verfahren zur Wahl des optimalen TFM-Modus lautet wie folgt:
- Erstellen Sie AIM-Karten für alle TFM-Modi, die für die Prüfkonfiguration relevant sind. Stellen Sie sicher, dass die richtige Fehlereinstellung (z.B. sphärisch, planar, Ausrichtung planarer Fehler) ausgewählt ist.
- Wählen Sie einen Teil der TFM-Modi aus, für die die entsprechenden AIM-Karten eine ausreichende Schallabdeckung des Prüfbereichs bieten. Es können mehrere sich ergänzende TFM-Modi erforderlich sein, um verschiedene Teile des Prüfbereichs abzudecken.
- Wählen Sie aus dem Teil der TFM-Modi den Modus mit der höchsten AIM-Empfindlichkeitsanzeige aus.
