Aşamalı dizi ultrasonik - Phased array ultrasonics

Tıbbi ultrasonik görüntülemede kullanılan ultrasonik tarayıcının prensibini gösteren animasyon. Elektrik sinyalini dönüştüren cilt yüzeyi ile temas halinde olan bir dizi ultrasonik transdüsere (T) uygulanan, ultrasonik frekansta salınan sinüs dalgalarının darbelerinden oluşan bir elektronik sinyal üreten bir hüzmeleme osilatöründen (TX) oluşur. dokuda hareket eden ultrasonik dalgalar. Her dönüştürücü tarafından yayılan darbelerin zamanlaması, bir mikroişlemci kontrol sistemi (C) tarafından kontrol edilen programlanabilir gecikme birimleri (φ) tarafından kontrol edilir . Hareket eden kırmızı çizgiler, her dönüştürücüden gelen ultrasonik dalgaların dalga cepheleridir. Dalga cepheleri küreseldir, ancak belirli bir yönde hareket eden bir ses ışını oluşturarak düzlem dalgaları oluşturmak için birleşirler ( üst üste gelirler ). Her dönüştürücüden gelen darbe, hat boyunca yukarı çıkarken kademeli olarak geciktirildiği için, her dönüştürücü, altındakinden sonra kendi darbesini yayar. Bu , diziye bir açıda (θ) yayılan bir ses dalgası demeti ile sonuçlanır . Nabız gecikmelerini değiştirerek, bilgisayar ultrason ışınını doku boyunca tarama modelinde tarayabilir. Transdüserler tarafından alınan farklı yoğunluklu doku tarafından yansıtılan yankılar, alttaki yapıların bir görüntüsünü oluşturur.
Aşamalı diziyle kaynak incelemesi. EN: Aşamalı dizi probu, kaynağı sesle doldurmak için bir dizi ışın yayar. ALT: Kaynaktaki kusur, alet ekranında kırmızı bir gösterge olarak görünür.

Aşamalı dizi ultrasonik ( PA ), tıbbi görüntüleme ve endüstriyel tahribatsız muayene uygulamaları olan gelişmiş bir ultrasonik test yöntemidir . Yaygın uygulamalar , kalbi noninvaziv olarak incelemek veya kaynaklar gibi üretilmiş malzemelerdeki kusurları bulmaktır . Teknik olarak monolitik problar olarak bilinen tek elemanlı ( fazsız dizi ) problar , sabit bir yönde bir ışın yayar. Büyük hacimli malzemeyi test etmek veya sorgulamak için, kirişi ilgilenilen alan boyunca süpürmek için geleneksel bir prob fiziksel olarak taranmalıdır (hareket ettirilmeli veya döndürülmelidir). Buna karşılık, fazlı bir dizi probundan gelen ışın odaklanabilir ve probu hareket ettirmeden elektronik olarak taranabilir. Işın kontrol edilebilir, çünkü bir aşamalı dizi probu, her biri bilgisayar tarafından hesaplanan bir zamanlamada ayrı ayrı darbeli olabilen çok sayıda küçük elemandan oluşur. Terimi, aşamalı zamanlama anlamına gelir ve bir dizi çoklu elementler anlamına gelir. Aşamalı dizi ultrasonik test, optik ve elektromanyetik anten gibi alanlarda da uygulamaları olan dalga fiziği prensiplerine dayanmaktadır .

Çalışma prensibi

PA probu , her biri bağımsız olarak darbeli olabilen birçok küçük ultrasonik dönüştürücüden oluşur . Zamanlamayı değiştirerek, örneğin her dönüştürücüden gelen darbeyi hat boyunca kademeli olarak gecikmeli hale getirerek, aşamalı zaman gecikmesine bağlı olarak belirli bir açıda yarı düzlemli bir ultrasonik ışının yayılmasıyla sonuçlanan bir yapıcı girişim modeli oluşturulur. Başka bir deyişle, artan zaman gecikmesini değiştirerek ışın elektronik olarak yönlendirilebilir. İncelenmekte olan doku veya nesne boyunca bir arama ışığı gibi taranabilir ve birden çok ışından gelen veriler, nesnenin içinden bir dilimi gösteren görsel bir görüntü oluşturmak için bir araya getirilir.

Endüstride aşamalı dizi kullanımı

Aşamalı dizi, inşaat , boru hatları ve enerji üretimi gibi çeşitli endüstriyel sektörlerde tahribatsız testler (NDT) için yaygın olarak kullanılmaktadır . Bu yöntem, süreksizlikleri, yani çatlakları veya kusurları tespit etmek ve böylece bileşen kalitesini belirlemek için kullanılan gelişmiş bir NDT yöntemidir. Işın açısı ve odak mesafesi gibi parametreleri kontrol etme imkanı nedeniyle, bu yöntem hata tespiti ve test hızı açısından çok etkilidir. Aşamalı dizi, bileşenlerdeki kusurları tespit etmenin yanı sıra, korozyon testi ile birlikte duvar kalınlığı ölçümleri için de kullanılabilir . Aşamalı dizi, aşağıdaki endüstriyel amaçlar için kullanılabilir:

  • Kaynakların muayenesi
  • Kalınlık ölçümleri
  • Korozyon denetimi
  • PAUT Doğrulama / Gösteri Blokları
  • Demiryolu taşıtları denetimi (tekerlekler ve akslar)
  • PAUT & TOFD Standart Kalibrasyon Blokları

Aşamalı dizinin özellikleri

Bir inşaat sahasında, bir teknisyen ultrasonik bir aşamalı dizi cihazı kullanarak bir boru hattı kaynağını kusurlar için test eder . Manyetik tekerlekli bir çerçeveden oluşan tarayıcı, probu bir yay vasıtasıyla boru ile temas halinde tutar. Islak alan, sesin boru duvarına geçmesini sağlayan ultrasonik bağlayıcıdır.
  • Tıbbi ultrasonografide en sık kullanılan yöntem .
  • Çoklu prob elemanları, yönlendirilebilir ve odaklanmış bir ışın üretir.
  • Odak nokta boyutu, prob aktif diyafram açıklığına (A), dalga boyuna ( λ ) ve odak uzunluğuna (F) bağlıdır. Odaklama, aşamalı dizi probunun yakın alanıyla sınırlıdır.
  • Nesnenin içinden bir dilimi gösteren bir görüntü üretir.
  • Geleneksel, tek elemanlı ultrasonik test sistemlerine kıyasla , PA cihazları ve probları daha karmaşık ve pahalıdır.
  • Endüstride, PA teknisyenleri geleneksel UT teknisyenlerinden daha fazla deneyim ve eğitim gerektirir.

Standartlar

Avrupa Standardizasyon Komitesi (CEN)
  • prEN 16018, Tahribatsız muayene - Terminoloji - Fazlı dizilerle ultrasonik testte kullanılan terimler
  • ISO / WD 13588, Kaynakların tahribatsız testi - Ultrasonik test - (yarı-) otomatik aşamalı dizi teknolojisinin kullanımı

Ayrıca bakınız

Referanslar

Kitabın

  • ASME Kazan ve Basınçlı Kap Kodu . Amerikan Makine Mühendisleri Derneği, 2013. Bölüm V - Tahribatsız Muayene . [Bkz. Madde 4 - Kaynaklar İçin Ultrasonik Muayene Yöntemleri . E-474 UT-Phased Array Tekniği İçin ]

Dış bağlantılar