總結
必須仔細定義總聚焦方法(TFM)網格分辨率，以便在檢查期間提供可靠的特性描述和分級功能。使用OmniScan X3探傷儀新的振幅保真度讀數，用戶現在可以更容易地定義網格分辨率，用于代碼兼容的檢查。本應用說明提供了振幅保真度讀數的概要說明。有關詳細信息，請參閱白皮書“TFM振幅保真度讀數”。”[1]
介紹
作為相控陣(PA)檢測技術的全聚焦法(TFM)的接受和標準化引入了操作員需要定義的新概念和參數，如TFM網格位置和分辨率。網格必須具有足夠高的分辨率，以提供可靠的缺陷檢測和特征描述，同時又不能具有很高的分辨率，否則會降低檢測效率并增加捕獲設備的內存負擔。新的檢查規范和標準要求網格分辨率提供2分貝或更低的振幅保真值。振幅保真度(AF)與網格分辨率本身引起的分貝振幅變化相對應。OmniScan X3探傷儀的振幅保真度讀數為用戶提供了一個理論值，該理論值可用于調整TFM網格分辨率設置，使其達到與代碼兼容的水平。
TFM網格分辨率的重要性
圖1顯示了使用脈沖回波TFM技術檢測的點散射體的典型整流振幅響應。真實的散射體響應用彩色圖表示:最大振幅值對應于紅色區域，零振幅為白色。每個彩色橢圓對應一個不同的振幅平臺，這是由于校正，或絕對值，表示的信號。每個灰色十字代表TFM網格的一個評價點，相鄰點之間的水平和垂直距離分別代表橫向和深度網格分辨率。虛線灰色箭頭表示聲傳播軸(即信號振蕩方向)。這樣的典型尺寸的散射體也說明調查的中心波長(λ0 = c / f0)。
圖1 -使用公共大帶寬脈沖信號的假想點散射體的整流振幅TFM圖像的彩色比例表示。一起顯示了聲波傳播軸近似散射體尺寸的探測波長λ0中部。
振幅保真度要求定義為TFM網格測量的實際最大振幅(紅色區域)和最小最大振幅之間的最大振幅變化(單位為分貝)。換句話說，振幅保真度是在TFM網格以非常細微的增量向各個方向移動的情況下，測量到的最大峰值的振幅變化。因此，可以通過移動TFM網格并在以檢測到的缺陷為中心的區域記錄最大振幅，從而對振幅變化進行經驗測量。在某些位置，真正的最大值將直接位于TFM網格評估點(產生Amax)上，而在其他時候，它將直接位于兩個評估點(產生Amin)的中間。用于計算振幅保真度的方程如下所示。
AF = -20 log10?(Amin / Amax )
雖然振幅保真度的經驗測量是可行的，但有一定的挑戰性。因此，本文提出了一種利用簡單聲學模型的理論方法。
OmniScan X3型探傷儀的AF讀出理論基礎
OmniScan X3探傷儀的振幅保真度讀數(AF)是基于高斯波形的，通常在無損檢測聲學成像技術中發現。這種波形的一個例子以其復雜的形式表示在圖2中，其中黑色的平原曲線表示沿聲傳播軸的典型脈沖回波信號(參見圖1)。
利用這樣一個簡單的模型，可以計算出探測器頻率、樣品聲速和網格分辨率定義函數的理論振幅變化。該讀數提供了一個保守值，因為它只考慮了聲傳播方向的振幅變化。經驗振幅保真度總是較低，由于散射回波的寬度(沿法線到聲傳播軸)。
圖2 -高斯波形的表示。傳播軸(軸)表示相對于探測器的中心頻率波長(λ0)。
自從TFM信號整流(絕對值),下列方程對應于一個糾正高斯波形,其中ρ表示沿傳播距離軸,c中的聲速檢驗部分,σ是探頭帶寬之間的關系BW和中央角頻率ω0,、k0對應頻率波數。波數k0和帶寬術語σ計算使用以下方程。
g(ρ) = | e(-ρ2 / (2c2 σ2)) cos?(k0ρ) |
k0 = ω0 / c
σ= √(8 ln?2 ) / (BW ω0 )
最壞的情況,最小振幅峰值兩邊,距離對應于網格對角線的一半長度Δd,這是獲得使用索引軸網格分辨率Δx和深度軸網格分辨率Δz。
Δd = +√(Δx2 + Δz2 )
因此，振幅逼真度AF可以用下面的方程來計算
AF = -20 log10? (g(ρ = Δd / 2) )
實證驗證
使用的理論模型與來自兩種不同設置(使用剪切波的接觸探頭和角度探頭)的經驗數據進行了比較，總共有四個側鉆孔(SDHs)。實證測量振幅保真度值通過計算TFM網格在不同網格決議,從λ0 / 20λ0 / 3,然后在各個方向移動網格通過輕微的距離測量最小(Amin)和最高(Amax)最大值。
下圖是理論振幅保真值(普通曲線)與經驗測量值(虛線曲線)的比較。為了說明在最壞情況下的必要性，在使用網格分辨率沿x軸和z軸(藍色曲線)和使用對角線分辨率(橙色曲線)時，計算了理論振幅保真值。
圖3 -兩個TFM用例的實驗和理論振幅保真度測量比較。在左邊:聯系用例(L-L模式)。在右邊:斜角楔用例(T-T模式)。紅色虛線表示2 dB代碼需求。
比較表明，OmniScan X3型探傷儀計算的振幅保真度提供了保守值，有助于確保滿足檢查要求(例如，ASME的新TFM強制附錄)。它還表明一個振幅保真度的價值獲得2 dBλ0 / 7的決議,這是接近最糟糕的經驗案例λ0 / 6。
結論
TFM網格分辨率是檢測前需要定義的一個重要參數。規范和標準現在要求用戶定義一個允許2 dB或更低的振幅保真值的網格分辨率。OmniScan X3探傷儀的振幅保真度讀數為操作者提供了一個理論上的安全值。