Full Matrix Capture (FMC)/Total Focusing Method (TFM) Определения:
Согласно международному стандарту EN 23864:2020:
3.1 Full Matrix это матрица, состоящая из nxm ячеек, соответствующих всем комбинациям m переданных сигналов и n полученных сигналов, причем каждая ячейка матрицы содержит сигнал временной области A-скана
3.2 Метод полной фокусировки (TFM) синтетическая фокусировка, которая состоит из реконструкции внутри области интереса, чтобы сфокусироваться на многих точках, которые образуют сетки путем обработки части или всей информации А-скана применимых комбинаций передатчик-приемник, с учетом пройденного пути от передатчика до точки изображения и приемника, обычно выполняемого с данными полного матричного захвата (FMC)
3.3 Метод полной фокусировки. Сбор данных и схемы визуализации, при этом схема сбора включает полный матричный захват, а схема формирования изображения включает вычисление изображения методом полной фокусировки, и где схема сбора данных и визуализации может быть выполнена с использованием нескольких аналогичных технологий, как описано в приложении Б
Метод FMC выполняется с использованием стандартного преобразователя с фазированной решеткой с призмой или без нее.
1-й этап: сбор данных с полным захватом
- Full Matrix Capture (FMC) — еще один способ сбора данных с фазированных решеток.
- Этот метод не требует каких-либо знаний о контролируемом изделии (ни о форме, ни о скорости).
- Каждый элемент просто активируется (выстреливает) один за другим
- Все элементы в приеме записываются, и, таким образом, матрица сигнала сохраняется для обработки.
2-й этап: реконструкция: метод полной фокусировки (TFM)
Основные преимущества TFM:
- Оптимальная фокусировка и пространственное разрешение везде
- Прямая визуализация большой площади для одного положения датчика
- Все достижимые углы с массивом одновременно
- Характеристика дефекта
- Комплексная визуализация дефекта
- 3D визуализация
Точность амплитуды:
Одним из важных аспектов TFM является выбор размера пикселя
Размер пикселя зависит от нескольких факторов:
- Запрашиваемое разрешение
- Общая площадь покрытия
- Минимальная скорость сканирования
- Возможность определения амплитуды изображения
Таким образом оператору важно определить критерии, чтобы определить, был ли выбор размера пикселя адекватным и правильным.Точность амплитуды — это критерий, который определяет, правильно ли дискретизировано изображение TFM для сохранения информации об амплитуде, т. е. пиксели, составляющие изображение TFM, достаточно малы для правильного измерения пиковой амплитуды сигнала матрицы (FMC)
λ/20 λ/5 λ/3
Если сетка TFM слишком грубая, инспектор может просто пропустить небольшой отражатель, а если оператор использует методы на основе амплитуды для определения размера индикации, она может быть недооценена.
ASME V указывает, что точность амплитуды должна сохраняться на уровне 2 дБ или менее, и что процесс, применяемый для проверки этой точности, должен быть включен в аттестованную процедуру. Другие стандарты требуют 2 дБ, если для определения размера используется амплитуда, и 4 дБ, если определение размера не зависит от абсолютной амплитуды сигнала.
Существует много способов проверить или рассчитать точность амплитуды для данной настройки.
Некоторые системы TFM, как правило, рассчитывают теоретическую точность амплитуды, которая в основном зависит от центральной частоты преобразователя. Теоретическая точность амплитуды не учитывает другие параметры, такие как свойства материала (затухание), четкость призмы, положение сетки относительно них, частота дискретизации FMC, диапазон и т. д.
ISO описывает способ выполнения проверки достоверности амплитуды, который реализован в Capture.
- Преобразователь необходимо расположить и зафиксировать поверх образца, содержащего вертикальные ряды SDH.
- Система рассчитывает 20 изображений TFM, каждый раз перемещая изображение с небольшим шагом λ/20.
- Для каждого из этих 20 изображений TFM извлекается амплитуда каждой SDH.
- В конце расчета 20 изображений достоверность амплитуды рассчитывается по следующей формуле: AF = 20 log (наибольшее значение [% FSH] / наименьшее значение [% FSH])
- Процедура считается успешной, если значение AF для каждой SDH меньше 2 дБ.
- Точность амплитуды необходимо проверить для трех положений ряда SDH: середина ROI и 2 мм от каждого края ROI (слева и справа).
Коррекция чувствительности:
- Идея та же, что и для обычного УЗК, заключается в том, чтобы иметь одинаковую амплитудную характеристику для дефекта того же размера, расположенного в любом месте контролируемой области.
- Для PAUT ASME указывает, что все отдельные лучи, используемые при контроле, должны быть откалиброваны для обеспечения измерения расстояния и коррекции амплитуды на звуковом тракте, используемом при контроле.
- TFM не имеет лучей, но каждый столбец или вертикальная линия могут отображаться как А-сканы, калибровка амплитуды должна гарантировать, что эти А-сканы отображают одинаковую амплитуду для дефекта, расположенного в любом месте внутри TFM.
- Преобразователь располагается таким образом, чтобы SDH отображалась вдоль одного края изображения TFM.
- Преобразователь перемещается по SDH
- Система записывает амплитуду каждой SDH для каждого пикселя изображения TFM при перемещении преобразователя.
- В конце процесса система корректирует амплитуду для каждого столбца, чтобы получить одинаковое значение амплитуды на изображении TFM.
На следующих изображениях показано изображение TFM с эходинамикой вдоль оси Z для трех различных положений датчика.
Мы видим, что ответ для трех отверстий составляет 80% для трех позиций, что свидетельствует о том, что TCG (ВРЧ) прошла успешно.
Коррекция чувствительности:
- Скорость сканирования во время сбора данных TCG (ВРЧ) должна быть достаточно низкой, чтобы избежать пропусков в ответах SDH.
- Если TCG рассчитывается с этими промежутками, Capture попытается их компенсировать и применить очень высокий коэффициент усиления для этих столбцов.
- Этот высокий коэффициент усиления приведет к ошибкам в амплитуде во время контроля.
- Когда оператор перемещает датчик, система записывает амплитуду каждой SDH для каждого столбца изображения TFM.
- Из-за условия связи часто наблюдается необходимость перемещать датчик в обоих направлениях, поскольку отклик SDH изменяется в зависимости от связи.
- Затем оператор размещает квадрат вокруг каждой SDH. Прямоугольники необходимо отрегулировать по размеру и положению для измерения только одной SDH.
- Эхо динамика в каждом поле отображается в правом нижнем углу.
- TCG вычисляет усиление, которое необходимо применить для каждого столбца TFM для каждой глубины SDH.
- К кнопке информации применена вся информация TCG.
Сравнение с электронным сканированием:
Электронное сканирование:
Электронное сканирование:- 8-элементная апертура
- Сосредоточены вдоль дефектов в середине
- 57 выстрелов
ТFM:
ТFM:- 64-элементная апертура
- Сосредоточены везде
- 64 выстрела
Сравнение c секторным сканированием:
Секторное сканирование:
Секторное сканирование:- 64-элементная апертура
- Сосредоточены вдоль дефектов в середине
- Секторальный от -55° до 55° на 110 выстрелов
ТFM:
- 64-элементная апертура
- Сосредоточены везде
- 64 выстрела
Также читайте как повысить производительность и чувствительности с помощью метода полной фокусировки TFM и Plane Wave Imaging (PWI) по ссылке
