Технология фазированных решеток — Глоссарий

A-скан: Форма отображения ультразвукового сигнала, представляющая изменения амплитуды во времени. Представленные сигналы могут быть как в детектированной форме, так и в виде радиосигнала (РЧ).

Аподизация: компьютерная функция, применяющая низкое напряжение возбуждения к внешним элементам матрицы с целью уменьшения амплитуды нежелательных боковых лепестков.

Апертура: в технологии фазированных решеток, ширина элемента или группы элементов преобразователя в импульсном режиме работы.

Азимутальное сканирование: секторное сканирование. Двумерное изображение данных амплитуды и времени/глубины всех законов фокусировки фазированного преобразователя, с поправкой на задержку и угол ввода луча.

B-скан: двумерное изображение данных УЗК, построенное как глубина или расстояние до отражателя по отношению к положению луча. B-сканы могут быть одиночного значения или поперечного сечения.

B-скан одиночного значения: двумерное изображение, построение первого или самого большого отражателя внутри строба. Данный формат обычно используется в ультразвуковых дефектоскопах и усовершенствованных толщиномерах, отображает один отражатель в каждой точке замера.

B-скан поперечного сечения: двумерное изображение данных УЗК, основанное на сохранении полной формы волны всех полученных данных, с целью отображения всех отражателей в поперечном сечении, а не только первого или самого большого. Это позволяет визуализировать как ближние, так и дальние отражатели поверхности внутри образца.

Полоса пропускания: диапазон частот в указанных пределах амплитуды. В этой связи следует уточнить, что стандартные преобразователи для УЗК генерируют звуковые волны не на одной конкретной частоте, в пределах конкретного диапазона отцентрированного по заданной номинальной частоте. В НК принято устанавливать полосу пропускания на уровне -6 дБ (или половина значения амплитуды). Как правило, широкая полоса пропускания обеспечивает лучшее приповерхностное и осевое разрешение, тогда как узкая полоса пропускания — высокий энергетический выход и, следовательно, высокую чувствительность.

Формирование луча: в технологии фазированных решеток, генерация луча УЗ в определенном месте, под определенным углом и/или фокусом путем последовательного возбуждения элементов фазированного преобразователя.

Рассеяние пучка: угол отклонения луча от центральной линии луча УЗ в дальней зоне.

Управление лучом: возможность изменения угла преломления луча УЗ, образованного ФР-преобразователем.
Калибровка, задержка в призме -- процедура электронной компенсации различных траекторий звука отдельных компонентов луча в призме, используемых для нормализации измерения продолжительности пути УЗ до отражателя.

Калибровка, чувствительность: процедура электронного выравнивания амплитудных характеристик всех компонентов луча при сканировании ПФР. Калибровка компенсирует вариации чувствительности от элемента к элементу и различия в передаче энергии под разными углами ввода.

C-скан: двумерное изображение ультразвуковой амплитуды или данных времени/глубины, представленное как горизонтальная проекция (вид сверху) исследуемого образца.

Дальняя зона: сегмент луча УЗ за пределами последнего осевого максимума давления. Рассеяние луча происходит в дальней зоне.

Законы фокусировки: схема задержек во времени, применимая к генерации/приему импульсов отдельных элементов фазированного преобразователя с целью управления и/или фокусирования результирующего луча УЗ и частотных характеристик затухания эха.

Фокус: в УЗК, точка, в которой ультразвуковой луч сводится к минимальному диаметру и максимальному звуковому давлению, и за которой луч отклоняется.

Побочные лепестки: паразитные компоненты ультразвукового луча, расходящиеся по обе стороны от центра энергии, под воздействием выборки элементов ПФР. Побочные лепестки возникают только при использовании ФР-преобразователей по причине компонентов излучения, соотносимых с обычным расстоянием между отдельными элементами. См. также Боковые лепестки.

Принцип Гюйгенса: математическая модель поведения волн: каждая точка фронта (поверхности, достигнутой волной) является вторичным (т.е. новым) источником сферических волн. Огибающая фронтов волн всех вторичных источников становится фронтом волны в следующий момент времени.

Линейное сканирование: сканирование, при котором УЗ-пучок перемещается по линейной траектории главной оси решетки без использования механического движения. Отдельный закон фокусировки мультиплексируется через группы активных элементов, создавая прямолинейный пучок или луч под единственным углом, который увеличивает длину преобразователя.

Ближнее поле: отрезок ультразвукового луча между преобразователем и последним осевым пиком давления УЗ. Преобразователи могут фокусироваться только в ближней зоне.

Фазированные решетки: ультразвуковой многоэлементный преобразователь (обычно с 16, 32 или 64 элементами), используемый для создания направленных лучей с помощью генерации-приема импульсов методом ФР.

Фазирование: взаимодействие двух и более волн одинаковой частоты, но с разными задержками времени, приводящее к интерференции с усилением или к ослабляющей интерференции.

Шаг: расстояние между отдельными элементами в фазированном преобразователе.

Плоскость, активная: ориентация, параллельная оси ФР-преобразователя, состоящей из многочисленных элементов.

Плоскость, пассивная: ориентация, параллельная длине отдельного элемента ПФР или ширине преобразователя.

Плоскость, управляемая: ориентация, где направление луча фазированного преобразователя варьируется.

Длительность импульса: временной интервал между точкой, в которой передний фронт волны достигает указанной амплитуды (обычно –20 дБ по отношению к максимуму) и точкой, в которой задний фронт волны достигает того же значения амплитуды. Широкая полоса пропускания обычно уменьшает длительность импульса, тогда как узкая полоса пропускания увеличивает ее. Длительность импульса во многом зависит от настроек генератора.

Разрешение, угловое: в системах ФР, угловое разрешение представляет собой минимальное угловое значение между двух A-сканов, где расположенные на одной глубине смежные дефекты отображаются по отдельности.

Разрешение, осевое: минимальное расстояние по глубине между двумя определенными отражателями, которое позволяет идентифицировать каждый отражатель по отдельности. Высокая частота и/или широкая полоса пропускания, как правило, увеличивает расстояние вдоль оси.

Разрешение, дальней зоны: минимальное расстояние от донной поверхности, в которой указанный отражатель имеет амплитуду эхо-сигнала как минимум на 6 дБ выше, чем передний фронт донного эхо-сигнала. Другими словами, минимальное расстояние от донной поверхности, на которой может быть идентифицирован отражатель.

Разрешение, поперечное: в системах ФР, минимальное поперечное разрешение между двумя определенными отражателями, которое позволяет идентифицировать каждый отражатель по отдельности. Это относится как к конфигурации фазированного преобразователя, так и к программированию выбранного закона фокусировки.

Разрешение, вблизи поверхности: минимальное расстояние от поверхности ввода ультразвука, где указанный отражатель имеет амплитуду эхо-сигнала как минимум на 6 дБ выше, чем задние фронты импульса возбуждения, линии задержки или эхо-сигнала призмы. Другими словами, минимальное расстояние от поверхности ввода ультразвука, на которой может быть идентифицирован отражатель. Зона над данной точкой называется мертвой зоной, и обычно увеличивается вместе с увеличением усиления.

Секторный скан (S-скан): двумерное изображение данных амплитуды и времени/глубины всех законов фокусировки фазированного преобразователя, с поправкой на задержку и угол преломления.

Боковые лепестки: паразитные компоненты ультразвукового луча, расходящиеся от центра энергии, создаваемой утечкой акустического давления от элементов ПФР под разными углами по отношению к главному лепестку. Боковые лепестки генерируются всеми типами ультразвуковых преобразователей. См. также Побочные лепестки.

Виртуальная апертура: общая ширина группы элементов ФР, работающих в импульсном режиме.