Phase Coherence imaging (PCI)
Der er for nylig kommet en ny teknik indenfor avanceret ultralydsprøvning. Foruden efterhånden velkendte teknikker som TOFD og Phased Array kan de avancerede instrumenter nu også optage såkaldt FMC data. Forskellen ligger i måden hvorpå de mange elementer i proben sender og modtager lydsignaler.
Ved Full Matrix Capture skabes der A-scan signaler fra samtlige sende-modtage kombinationer fra de mange elementer i proben. Med 32 elementer dannes der altså 1.024 såkaldt elementære A-scan. I sig selv kaldes FMC blot en ”acquisition strategy” eller dataopsamlingsmetode om man vil. Der skal en form for visualisering af alle disse A-scan til for at danne et billede på skærmen.
PCI vs. TFM
Phase Coherence Imaging er nyeste skud på stammen inden for avancerede teknikker. Ligesom TFM bruger den FMC-data til at danne et billede.
Oversat til dansk er PCI et billede (imaging), der viser sammenhæng (coherence) mellem A-scan faser (phase).
Den store forskel ligger i, at PCI kun kigger på fasen af de elementære A-scan og deres sammenhæng – ikke amplituden på disse A-scan.
For at få en forståelse for fordelene ved den nye teknik, ser vi på scanninger af en 20 mm V-fuge udført med hhv. TOFD, Phased Array, TFM og PCI.
Time of Flight diffraction
Ved TOFD er kalibrering og opsætning relativt simpel sammenlignet med andre automatiserede teknikker. Scan hastighed er hurtigere og datafilerne fylder mindre. Lydhovederne er simple med blot én krystal i hver.
Der måles på diffraktionssignaler (deraf navnet) og ikke refleksioner. Orienteringen på fejlen er derfor mindre betydningsfuld end ved Phased Array. Derved er TOFD også særligt anvendelig på stejle skærpninger.
Af ulemper kan nævnes, at vi ikke kan sige, hvilken side af svejsningen fejlen ligger i, og så kræver det relativt stor erfaring at analysere datafilerne korrekt.
Phased Array
Til Phased Array bruges større prober med mange elementer i. Ved den rette timing danner proben flere vinkler fra samme position, så det ikke er nødvendigt at bevæge proben vinkelret på svejsningen for at dække hele fugekanten.
Data bliver gemt i en fil til senere analyse og dokumentation, og der findes veletablerede standarder på området.
Af begrænsninger ved PAUT kan nævnes krav om vinkelrethed. Fugekanten skal rammes indenfor +/- 6 grader iht. EN ISO 13588. Ellers vil signalet fra evt. fejl i fugekanten ikke reflekteres tilbage til proben i ønskelig grad.
Desuden er det svært at udmåle fejlhøjder, og resultatet af scanningen beror sig i høj grad på korrekt kalibrering og indstilling af følsomhed. Indikationer kan overses og refleksioner fra rod eller vulst kan misrapporteres som fejl.
Total Focusing Method
Til TFM bruges FMC data, der kommer fra alle de elementære A-scan, der dannes ved afsendelse og modtagelse på alle elementer. TFM-zonen består af pixels, der hver dannes ud fra summen af amplituden på disse elementære A-scan.
TFM er en relativt ny teknik, som endnu mangler sit helt store gennembrud på det danske NDT-marked. Fordelen ligger i en betydeligt bedre fokusering i hele den definerede zone, så refleksion fra små indikationer er lettere at detektere. Desuden er visualiseringen mere intuitiv end Phased Array, så det er lettere at forstå placeringen af fejl.
Phase Coherence Imaging
Den altoverskyggende fordel ved PCI fremfor TFM er, at der ikke er nogen amplitude. Der skal derfor heller ikke indstilles følsomhed i form af TCG eller andet. De signaler, der vises på skærmen er udtryk for områder med stor sammenhæng mellem fasen på de elementære A-scan. Derfor er orienteringen på fejlen ift. lydens retning ikke nær så afgørende som ved Phased Array og TFM. Og selv helt små indikationer vil vise samme ”coherence”, som større indikationer.
Lidt som ved TOFD er det tip diffraktioner fra spidserne af fejlene, der måles på, og vi kan derfor i langt højere grad vurdere den faktiske størrelse fremfor blot en dB-værdi.
Total Focusing Method
Den anden bindingsfejl i foregående eksempel viser to tydelige signaler, der kommer fra spidsen af fejlen. Ved at sætte målestregerne (cursors) midt i de to diffraktionssignaler, får vi en aflæsning af den reelle størrelse – 6,8 mm x 3,6 mm. Vi måler altså på de faktiske ender af fejlen.
Med amplitude-teknikker som almindelig PAUT og TFM kan vi være heldige at se diffraktionssignaler også, men vi vil stort set altid være begrænset til blot at måle fejlens placering og dB-værdi uden egentlig at sige noget som helst om, hvor høj den er.
