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Descrizione dei 3 miglioramenti delle funzionalità FMC/TFM del nuovo rilevatore di difetti OmniScan X3

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Metodo di focalizzazione totale (TFM)

Il rilevatore di difetti a ultrasuoni phased array (PAUT) OmniScan® X3 integra le funzionalità avanzate di acquisizione e elaborazione dei dati conosciute come Acquisizione della matrice completa e Metodo di focalizzazione totale (FMC/TFM). Questa tecnica ottimizza i segnali della sonda in modo da ottenere immagini migliori e risultati più affidabili in specifiche applicazioni.

Non abbiamo solamente aggiunto le funzionalità FMC/TFM al rilevatore di difetti OmniScan ma le abbiamo anche migliorate. In questo post del blog, abbiamo trattato i 3 modi attraverso i quali abbiamo migliorato le funzionalità FMC/TFM. Innanzitutto consideriamo gli aspetti fondamentali.

Cos'è l'FMC?

L'Acquisizione della matrice completa (FMC - Full matrix capture) rappresenta una strategia di acquisizione dei dati in grado di acquisire ogni possibile combinazione di trasmissione e ricezione per una serie di trasduttori, in altri termini le informazioni acustiche complete fornite da tutti gli elementi della sonda phased array. Ogni singolo elemento trasmette mentre tutti gli altri elementi della serie ricevono o "ascoltano" i segnali di ritorno. Questo genera una matrice di A-scan elementare dove ogni pixel nell'area di interesse è un punto focale. Diversamente dall'acquisizione phased array, non c'è ritardo o orientazione del fascio eseguito mediante leggi focali programmate.

Cos'è il TFM?

L'elaborazione del Metodo di focalizzazione totale (TFM) sviluppa i dati acquisiti dall'FMC. Gli algoritmi TFM utilizzano delle variabili specifiche per organizzare i numerosi dati A-scan in serie di onde. Queste serie di onde o modalità di propagazione rappresentano un percorso di onde ultrasonore, il quale parte dal trasmettitore, raggiunge il pixel dell'immagine e ritorna al ricevitore (inclusi i riflessi), definito dai tipi di onde per ogni semipasso del percorso, trasversale (T) o longitudinale.

Nel rilevatore di difetti OmniScan X3, quando la sonda scansiona la componente da ispezionare, i dati FMC sono registrati e sottoposti a encoding, mentre il TFM gli elabora e visualizza i risultati in tempo reale per serie di onde (fino a quattro serie di onde alla volta). La stessa serie di dati FMC può essere rielaborata diverse volte per generare diversi parametri di ricostruzione.

L'identificazione di un'orientazione del difetto è più facile, anche per un occhio non esperto

In determinate condizioni, le visualizzazioni TFM forniscono delle immagini altamente a fuoco di difetti nella loro posizione geometrica reale nella componente da ispezionare. Quanto sia reale dipende da alcuni fattori come la sonda, lo zoccolo, il metodo di scansione e la modalità di propagazione o serie di onde utilizzata. Se è necessario trasmettere informazioni a colleghi che non hanno dimestichezza con questa tecnologia, è più semplice decifrare l'orientazione geometrica dei difetti.

Il TFM è migliore del Phased Array?

Il confronto tra il metodo di focalizzazione totale e il phased array non è semplice. La tecnica FMC/TFM offre numerosi vantaggi per alcune applicazioni mentre il phased array può risultare più indicato per altre applicazioni. Uno strumento a alta performance con immagini di elevata qualità che integra entrambe le tecnologie rappresenta la migliore opzione

Visto che il TFM permette di focalizzare uniformemente in qualunque punto, può migliorare in modo considerevole la capacità di rilevare difetti di ridotte dimensioni che sono praticamente invisibili con la tecnologia standard phased array. Inoltre l'ispezione FMC/TFM si svolge a una velocità di scansione più lenta rispetto al phased array e la potenza di focalizzazione funziona solo nel campo vicino. Inoltre la tecnologia phased array produce delle immagini eccellenti che sono spesso simili in qualità a quelle prodotte dal TFM. Informazioni di dettaglio sui vantaggi e svantaggi possono essere trovati nelle FAQ sulla pagina TFM.

La tecnologia di acquisizione e l'elaborazione FMC/TFM del rilevatore di difetti OmniScan X3 è stata sviluppata integrando diverse funzionalità innovative che migliorano ulteriormente le immagini prodotte.

Di seguito vengono riportati i tre più importanti miglioramenti delle immagini:

1. Involucro TFM in tempo reale

L'avanzata elaborazione TFM del rilevatore di difetti OmniScan X3 include una funzionalità che, combinando le singole ondulazioni delle onde associate con la ricostruzione del TFM, aumenta la chiarezza dell'immagine risultante. Inoltre l'involucro riduce l'effetto degli artefatti di ricostruzione.

Fare "emergere" i piccoli difetti dallo schermo

Attivando l'involucro anche i difetti di ridottissime dimensioni, come l'attacco da idrogeno a alta temperatura (HTHA), diventano più evidenti. L'esempio di seguito mostra i difetti HTHA con l'involucro attivato (a sinistra) e disattivato (a destra).

L'immagine chiaramente mostra che il difetto HTHA è stato acquisito mediante una sonda stazionaria o statica e una serie di onde L-L. Queste rappresentano delle condizioni ottimali per ottenere un'immagine fedele alla geometria in una componente mediante il TFM.

2. Simulatore AIM (Mappatura dell'influenza acustica)

Con un tipico sistema TFM, si parte dal presupposto che l'area di interesse (ROI) sia completamente coperta dalle onde acustiche della sonda. Tuttavia le variabili come lo spessore della componente, la velocità di propagazione dell'onda sonora e la frequenza della sonda possono condizionare i livelli di influenza acustica nell'area di interesse.

Per assicurarsi che i difetti da trovare siano rilevati con un ottimo rapporto segnale-rumore (SNR), il rilevatore di difetti OmniScan X3 è dotato di una funzionalità denominata Mappatura dell'influenza acustica o AIM.

Quando si crea un piano di scansione TFM direttamente nel rilevatore di difetti, lo strumento di modellazione AIM mostra l'effettiva influenza acustica nell'area di interesse di ogni modalità di propagazione o serie di onde. Nella schermata riportata di seguito è possibile vedere la copertura fornita dalla serie di onde TT-L (in alto) e TT-TT (in basso) TFM. 

Chiara mappatura cromatica con illustrazione della copertura dell'ampiezza

I colori della mappatura dell'ampiezza AIM fornisce una chiara indicazione della copertura che la serie di onde TFM assicura nell'area di interesse.

  • Le aree rosse mostrano che la risposta ultrasonora è molto positiva e varia tra 0 dB e −3 dB in rapporto all'ampiezza massima.
  • Le aree arancioni variano tra 3 dB e −6 dB dall'ampiezza massima
  • Le aree gialle variano tra −6 dB e −9 dB
  • E così via...

Questo strumento aiuta a scegliere la serie di onde TFM ottimale da usare per l'ispezione.

3. Confronto sullo schermo di un massimo di 4 serie di onde

Durante un'ispezione è possibile confrontare le immagini di un massimo di 4 serie di onde nel rilevatore di difetti. Il confronto queste serie di onde offre le informazioni complementari che possono facilitare gli strumenti di rilevamento come la misura dei difetti.

Un più preciso posizionamento dei cursori implica una più precisa misura dei difetti

Con una serie di onde è possibile vedere più chiaramente la diffrazione dell'estremità e con un'altra è possibile avere una migliore visione del rilevamento angolare. Una terza serie di onde, in genere la TT-T nel caso delle saldature, fornisce il profilo del difetto in una posizione geometricamente precisa.

È possibile usare questa combinazione di visualizzazioni di serie di onde per posizionare i cursori di misura in modo più preciso.

Affidabilità visibile

La combinazione di queste funzionalità TFM rendono il rilevatore di difetti OmniScan X3 uno strumento potente, in modo particolare quando si associano le funzionalità avanzate phased array. Il vantaggio principale è che si hanno a disposizione dati più vari e esplicativi per confermare l'analisi e prendere le decisioni con più sicurezza.

Per maggior informazioni sui vantaggi offerti dalle tecniche FMC/TFM e phased array per diverse applicazioni di ispezione utilizzare i seguenti link.

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5 ragioni per passare al rilevatore di difetti OmniScan X3

Domande frequenti (FAQ) sul TFM

Nota applicativa: Uso del metodo di focalizzazione totale per migliorare le immagini a ultrasuoni phased array

Senior Product Manager, OmniScan Products

Tommy has worked for Olympus (formerly R/D Tech) for over 19 years. Prior to his current position as Senior Product Manager for the OmniScan product line, he worked as Product Manager for other in-service portable NDT product lines, including OmniScan ECA, MS-5800, NORTEC, and BondMaster. Throughout his career, Tommy has contributed to the development of probes and applications, worked to improve existing products, and has performed numerous trainings.

ottobre 30, 2019
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