加强新款OmniScan X3探伤仪性能的3个首要FMC/TFM功能

作者 Tommy Bourgelas - 2019年 11月 5日

OmniScan X3相控阵超声（PAUT）探伤仪的标准配置包含被称为全矩阵捕获/全聚焦方式（FMC/TFM）的高级数据采集和处理功能。这项技术优化了探头信号，有助于在某些应用中提高图像的质量，提供更可靠的结果。

我们不仅仅将全矩阵捕获/全聚焦方式（FMC/TFM）添加到了OmniScan探伤仪中，我们还使其发挥出更高的性能。我们将在这篇博客中对提高了全矩阵捕获/全聚焦方式（FMC/TFM）性能的3个首要功能进行讨论。不过，我们首先要说明一下全矩阵捕获/全聚焦方式（FMC/TFM）的基本知识。

什么是全矩阵捕获（FMC）？

全矩阵捕获（FMC）是一种可以获得一系列探头的每种可能的发射和接收组合信息的数据采集策略，换言之，全矩阵捕获（FMC）功能可以获得由相控阵探头的所有晶片提供的完整的声学信息。每个晶片被单独触发，同时阵列中所有其他晶片会接收或“侦听”到返回的信号。这样就会生成一个初级A扫描矩阵，这些A扫描构成了FMC数据集。与相控阵采集不同的是，FMC不会通过使用编制的聚焦法则来实现时间延迟或声束偏转。

什么是全聚焦方式（TFM）？

全聚焦方式（TFM）是一种使通过全矩阵捕获（FMC）方式获得的数据变得容易解读的处理过程。TFM算法使用特定的变量将FMC数据集包含的大量的初级A扫描数据分类为不同的声波组。这些声波组（或传播模式）代表超声波传播的路径：从发射器到一个图像像素位置，再返回到接收器（包含多次反射），每段直线声程由其声波类型定义：横波（T）或纵波（L）。

当PA探头扫查工件时，OmniScan X3探伤仪会记录并编码FMC数据，与此同时，TFM会对FMC数据进行处理。为所选声波组获得的TFM图像都显示在屏幕上（一次最多可以选择四个声波组）。同一个FMC数据集被多次重复处理，这样可以为一个给定的编码器位置生成不同的重建参数。

即使未经培训的人员，也可以更容易地辨别缺陷的方向

在某些条件下，TFM视图可以呈现出缺陷处于工件中真实几何位置的高度聚焦的图像。图像是否真实再现缺陷的位置取决于多个因素，其中包括探头和楔块的选择、扫查方式、对工件特性的事先了解，以及所选用的传播模式（或声波组）。如果您需要向不太熟悉这项技术的同事报告有关检测的情况，借助这种视图解读缺陷几何方向的工作就会变得更加容易。

全聚焦方式（TFM）是否优于相控阵技术？

全聚焦方式与相控阵技术孰优孰劣还尚未有定论。在某些应用中，FMC/TFM技术具有很多优势，而在另一些应用中，相控阵技术则可能具有更多的优势。拥有一台可以使用这两种技术进行检测并可提供高质量图像的高性能仪器，是您的理想选择。

由于TFM可在关注区域（即由用户定义的“TFM区域”）内的任何位置聚焦，因此与标准相控阵相比，在TFM区域中探测缺陷的能力得到了加强。尽管如此，FMC/TFM检测的扫查速度要比相控阵检测慢，而且只可在近场聚焦。相控阵也可以生成出色的图像，且图像质量通常与全聚焦方式（TFM）提供的图像不相上下。我们在有关全聚焦方式（TFM）的常见问题解答中逐点详细地介绍了其优点和缺点。

OmniScan X3探伤仪的FMC/TFM采集和处理功能具有多种可以进一步提高图像质量的创新特性。

以下是其3个可以提高成像质量的最显著的特性：

1. 实时全聚焦方式（TFM）包络

OmniScan X3探伤仪的高级TFM处理性能包含一个可以消除图像中信号振荡的功能，从而提高了最大波幅测量值的可靠性，增强了缺陷信号指示的准确性。缺陷表征和基于波幅的定量性能得到了增强。与波幅振荡的标准TFM图像相比，使用了TFM包络功能的图像在保持波幅保真值（AF）的同时，还能获得更快的采集速率。

以更快的速度获取高质量的TFM图像

眼见为实，下面的图像对比了启用包络功能（上图）和未用包络功能（下图）时探测高温氢致（HTHA）缺陷的情况。

图像清楚地表明，在启用了包络功能时，采集高温氢致缺陷所用的分辨率比未启用包络功能时更粗，但是其波幅保真值一直保持在标准的2 dB公差以下。更快的采集速率（19.5 Hz，而不是10.6 Hz）是由于更粗的分辨率设置减轻了计算量。不过，我们看到的是图像质量并没有受到影响。事实上，在TFM包络图像中，更容易对回波进行区分。