Большинство инспекций с помощью ультразвукового контроля с фазированной решеткой (PAUT) или метода полной фокусировки (TFM) выполняются с использованием датчиков с линейной решеткой. Они обеспечивают электронное сканирование и секторное сканирование в активной плоскости за счет применения временных задержек к различным элементам датчика.
Иногда доступность может быть проблемой, и контроль необходимо проводить, не имея возможности расположить датчик в нужной плоскости. В этих случаях матричный датчик предпочтительнее, поскольку он предлагает возможности управления как в активной, так и в пассивной плоскостях.
2D ультразвуковые решетки представляют собой датчики PAUT с элементами, распределенными по двум направлениям. Элементы могут быть распределены равномерно в декартовой системе координат (матричной), равномерно в полярной системе координат (секторально-кольцевой) или распределены случайным образом. Эти датчики можно использовать в конфигурации импульс/эхо и в конфигурации передачи/приема для контроля крупнозернистых материалов. Примеры датчиков с двумерной матрицей показаны на следующем рисунке.
Слева направо: матричный, секторный кольцевой, случайный
Наиболее распространенными двумерными массивами являются матричные массивы, поскольку их проще изготовить; мы часто находим их в конфигурации DMA (Dual Matrix Array), например, для контроля нержавеющей стали.
Программное обеспечение Capture ™ позволяет определять и обрабатывать матричные массивы. На следующем изображении показана панель конфигурации, используемая для определения матричного массива 8x8 мм (0,3x0,3 дюйма) с шагом 1 мм (0,04 дюйма) в обоих направлениях. При работе с линейными массивами операторы должны обращать внимание на то, где находится первый элемент на призме при расчете законов задержки. Для матричных массивов также важно указать, как элементы адресуются в обоих направлениях. В приведенном ниже примере элементы с 1 по 8 расположены вдоль пассивной, а не активной плоскости. Интерфейс Capture позволяет обращаться к элементам в любом направлении, просто используя инструменты симметрии.
Основным преимуществом двухмерных матричных преобразователей является возможность выполнения полного трехмерного объемного контроля. Применяя правильные законы задержки, можно отводить энергию от активной плоскости и, таким образом, искать дефекты с определенной ориентацией. Это полезно, когда доступ ограничен и энергию нужно направить в определенном направлении.
При работе с матричными массивами Capture предлагает возможность регулировать угол наклона. На следующем видео показано секторное сканирование 35-75 градусов вдоль активной плоскости с перекосом +10 градусов, а также серия из трех секторных сканирований по трем различным плоскостям.
Чтобы проиллюстрировать эту возможность, мы посмотрим на угловые отверстия в макете фазированной решетки типа B. Эти отверстия представляют собой сквозные отверстия диаметром 1,5 мм (0,06 дюйма) (SDH), обработанные под углом 30, 45, 60 и 75 градусов
С помощью Capture мы выполняем секторное сканирование от 35 до 75 градусов по трем плоскостям с углами наклона 0, 10 и 20 градусов. Каждый угол наклона рассматривается Capture как другая группа; таким образом, можно выбрать компоновку с видами (A-скан, S-скан, C-скан и т. д.), связанными с каждым углом наклона. На следующем изображении показаны S-сканы для каждой из плоскостей (0, 10 и 20 градусов) с углом наклона плоскостей, указанным в верхнем левом углу изображения.
Мы видим, что первая SDH лучше всего видна при угле наклона 20 градусов, тогда как вторая SDH лучше видна при угле наклона 10 градусов. Выбирая правильные углы перекоса, можно оптимизировать чувствительность обнаружения различных SDH.
На следующем изображении показано секторное сканирование для угла наклона 20 градусов в 3D. Мы видим, что секторное сканирование не ограничивается активной плоскостью. Экспорт 3D-данных показывает два наклонных отверстия в макете типа B. Мы можем ясно видеть, что два отверстия были просверлены в блоке под двумя разными углами.
Матричные массивы — отличное решение, когда проблема с доступом или когда нужно искать дефекты с различной ориентацией. Программное обеспечение Capture упрощает определение и использование этих ПЭП, от нумерации элементов до расчета закона задержки или коэффициента усиления с поправкой на время (TCG).
