Technische Angaben zu Phased-Array
Wegen der vielen Elemente eines Phased-Array-Geräts müssen zusätzliche wichtige Angaben beachtet werden. Sie werden im Weiteren erläutert.
Anzahl Impulsgeneratoren: Definiert die maximale Anzahl Elemente, die in einer aktiven Apertur oder einer virtuellen Sensorapertur gruppiert werden können.
Anzahl Empfänger: Definiert die Gesamtzahl Elemente, die zum Durchtakten der Aperturen eingesetzt werden können, und die zur Vergrößerung des Prüfbereichs in einer einzigen Sensorposition zur Verfügung stehen.
XX:YY: Benennungsregel, bei der XX = Anzahl Impulsgeneratoren und YY = Anzahl Empfänger ist. Die Anzahl Empfänger ist immer gleich der Anzahl Impulsgeneratoren oder höher. Für portable Geräte kann die Impulsgenerator/Empfängerkombination 16:16 bis 32:128 betragen. Höhere Impulsgenerator/Empfängerkombinationen gibt es für die Inline-Prüfung und für Systeme mit Sensoren mit höherer Elementzahl.
Sendemodulierungen: Oft wird auch die Anzahl der in einem Bild kombinierbaren Sendemodulierungen angegeben. Allgemein unterstützen Konfigurationen mit höherem Verhältnis XX:YY mehr Sendemodulierungen, da sie größere Elementaperturen und bei Linien-Scans mehr Schritte in der Apertur zulassen. Es ist zu beachten, dass mehr Sendemodulierungen nicht unbedingt eine größere Leistung bedeuten. Im folgenden Beispiel wird Folgendes gezeigt: Bei der Prüfung mit einem Sensor mit 64 Elementen und Sektor-Scan von 40 bis 70 Grad über drei Querbohrungen wird das Schwenken in Schritten von 1 Grad (30 Sendemodulierungen), 2 Grad (15 Sendemodulierungen) und 4 Grad (7 Sendemodulierungen) auf einem Laufweg in Metall von 50 mm verglichen. Die Definition ist mit kleineren Winkelschritten besser. Die Fehlererkennung ist mit einer gröberen Auflösung aber durchaus ausreichend. Sofern eine starke Fokussierung des Schallbündels angewandt wird, muss sich die Anzahl der Sendemodulierungen erhöhen.
Beispiele für die Anzahl Sendemodulierungen werden angezeigt, die für Linien-Scans mit verschiedenen Kombinationen der virtuellen Sensorapertur und der Gesamtzahl Elemente nötig sind.
Es zeigt sich deutlich, dass eine 16:16-Konfiguration mit einem Sensor mit 16 Elementen nur 30 Sendemodulierungen benötigt, während eine Gerätekonfiguration von 16:128 oder 32:128 für einen Linien-Scan mit einem Sensor mit 128 Elementen 128 Sendemodulierungen benötigt.
IFF/Anzeigegeschwindigkeit: Die Anzeigegeschwindigkeit der Geräte ist in verschiedenen Bildformaten sehr verschieden. Für die Darstellungsmodi mit Phased-Array gilt:
Das Schema einer auf vier Sendemodulierungen reduzierten Prüfsequenz mit Linien-Scan und Anzeigegeschwindigkeit von 60 Hz wird im Folgenden gezeigt.
Die tatsächliche Anzeigegeschwindigkeit hängt auch von anderen Faktoren ab. Die Anzeigegeschwindigkeit des A-Bilds einer bestimmten Sendemodulierung ist von Gerät zu Gerät verschieden. In manchen Geräten wird die IFF des A-Bildes durch die maximale Anzeigegeschwindigkeit begrenzt, ob nun die Phased-Array-Darstellung oder ein A-Bild auf dem ganzen Bildschirm angezeigt wird. Aus diesem Grund ist es in gewissen Applikationen wichtig, die IFF des A-Bilds zu überprüfen, wenn sie von einer Sendemodulierungssequenz in verschiedenen Darstellungsformaten abgeleitet wird.
Sensorerkennung: Die Fähigkeit Phased-Array-Sensoren zu erkennen verkürzt die Konfigurationszeit und verhindert eventuelle Fehler durch die automatische Konfiguration des Geräts mit der richtigen Anzahl Elemente und der richtigen Sensorgeometrie.
Darstellungsarten: Phased-Array-Geräte können Sektor-Scans und Linien-Scans ausführen. Die Fähigkeit, die mit diesen Prüfmethoden gewonnenen Daten in einem C-Bild der Tiefe oder der Amplitude aneinanderzureihen, macht eine flächige Darstellung möglich und erweitert die Mittel zur Größenbestimmung von Defekten.
Speichern des A-Bilds:: Die Fähigkeit, unbearbeitete A-Bilder zu speichern, ermöglicht das Überprüfen der Daten offline. Dies ist besonders praktisch bei der Datenerfassung auf sehr großen Flächen.
Unterstützung von mehreren Gruppen: Bei fortgeschritteneren Phased-Array-Geräten können mehrere Sendemodulierungsgruppen mit einem oder mehreren Sensoren eingesetzt werden. Dies ist besonders praktisch, wenn es wichtig ist, Volumendaten zu erfassen, um sie offline zu analysieren. Beispielsweise kann ein Sensor mit 5 MHz und 64 Elementen so programmiert werden, dass die Elemente 1–16 für einen Sektor-Scan mit Winkeln von 40 bis 70 Grad eingesetzt werden, während mit einer zweiten Gruppe ein Linien-Scan mit 60 Grad und einer Apertur von 16 Elementen ausgeführt wird, der in Schritten von einem Element durch alle 64 Elemente schaltet.
Weggeber:: Allgemein gibt es zwei Gerätegruppen, eine für die manuelle Prüfung und eine andere für die Prüfung mit Weggeber.
Ein manuelles Phased-Array-Gerät liefert, ähnlich wie ein Prüfgerät für konventionellen Ultraschall, Prüfdaten in Echtzeit. Außer dem A-Bild zeigt das Gerät auch S-Bilder (von Sektor- oder Linien-Scans) an, die beim Erkennen und der Analyse von Diskontinuitäten hilfreich sind. Die Fähigkeit, in einem Prüfgang mehr als einen Winkel oder eine Position gleichzeitig einsetzen und anzeigen zu können, ist der Hauptgrund für den Gebrauch eines solchen Geräts. In manchen Fällen, wie bei der Bestimmung der Rissgröße, ist die Darstellung ein wertvolles Hilfsmittel um die Tiefe des Risses einzuschätzen.
Phased-Array-Geräte mit Weggeberschnittstelle erstellen anhand der Positionsdaten, der Sensorgeometrie und der programmierten Sendemodulierungssequenzen eine Draufsicht, Vorderansicht oder Seitenansichten des Prüfteils. In Geräten, die das komplette A-Bild speichern können, werden Darstellungen rekonstruiert und Querschnittsansichten in Längsrichtung des Scans oder flächige C-Bilder in verschiedenen Tiefen erstellt. Diese codierten Darstellungen ermöglichen die flächige Größenbestimmung von Defekten.
Referenzcursor: Die Geräte besitzen verschiedene Cursors, die auf dem Bildschirm für Analyse, Größenbestimmung und Tiefenmessung zur Hilfe genommen werden können. In einem S-Bild wird die Risshöhe mit einem Cursor gemessen. Die ungefähre Größe eines Defekts kann im C-Bild mittels kodiertem Linien-Scan bestimmt werden.
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