Формирование луча
Ответные сигналы любой системы УЗК зависят от нескольких факторов: преобразователя, дефектоскопа и его настроек, акустических свойств материала объекта контроля. Сигналы ФР-преобразователей, как и других ультразвуковых преобразователей NDT, зависят от параметров конфигурации преобразователя, таких как частота, размер и механическое демпфирование, а также от параметров импульса возбуждения.
Четыре важных параметра преобразователя имеют взаимозависимое влияние на производительность системы.
Частота-- Как было отмечено в предыдущем разделе, рабочая частота имеет значительное влияние на протяженность ближней зоны и рассеяние луча. На практике, высокие частоты обеспечивают лучшее отношение сигнал-шум, по сравнению с низкими частотами, так как выполняют более точную фокусировку и, следовательно, образуют оптимальный размер фокусного пятна. В то же время, проникновение в любой контролируемый материал уменьшается вместе с частотой по причине увеличения затухания в материале при увеличении частоты. В приложениях, где задействован очень длинный путь УЗ или при измерении материалов с большим коэффициентом затухания/рассеяния, следует использовать низкие частоты. Как правило, частота промышленных ФР-преобразователей лежит в диапазоне от 1 до 15 МГц.
Размер элемента-- Чем меньше размер элементов решетки, тем больше способность отклонения луча. Минимальный размер элемента серийных промышленных преобразователей составляет примерно 0,2 мм. Если размер элемента меньше длины волны, могут возникнуть сильные нежелательные боковые лепестки.
Количество элементов-- С увеличением числа элементов в решетке увеличивается зона охвата ПФР и его чувствительность, способность фокусировки и отклонения луча. С другой стороны, использование больших решеток подразумевает высокую стоимость и сложность системы.
Шаг и апертура-- Шаг представляет собой расстояние между отдельными элементами, апертура – эффективный размер импульсного элемента, состоящего из группы отдельных, одновременно возбуждаемых элементов (виртуальная апертура). Для оптимизации диапазона отклонения шаг должен быть маленьким. Для оптимизации чувствительности, минимального нежелательного рассеяния пучка и точной фокусировки шаг должен быть большим. Современное оборудование на фазированных решетках обычно поддерживает законы фокусировки с апертурами до 16 элементов. Более усовершенствованные системы поддерживают апертуры с 32 или даже 64 элементами.
Ключевой принцип луча ФР можно резюмировать следующим образом: группа элементов возбуждается с помощью программируемого закона фокусировки. Это позволяет получить нужную апертуру ПФР и желаемые характеристики луча.
