Ультразвуковые дефектоскопы томографы с фазированными решетками антеннами

Дефектоскоп на фазированных решетках (антеннах) для контроля сварных соединений резервуаров - новейший томограф для ультразвукового и вихретокового контроля. Передовые узк технологии для диагностики сварки, дефектоскопии сварных соединений, сварных швов и внутренней структуры. Сейчас все больше предприятий из самых различных отраслей нефтяной, газовой, атомной промышленности отдают предпочтение именно антеннам. Предлагаем купить самые передовые приборы из области ФР: Omniscan MX2 и Omniscan SX.

Устройство и описание сканеров, томографов на распределенных антеннах

Портативные ультразвуковые дефектоскопы на фазированных решетках имеет распределенные антенны, что предоставляет множество дополнительных функций. Можно решить как обычные задачи, так и редкие и сложные. Производится на принципе ультразвуковой фазированной решетки для выполнения неразрушающего контроля важных деталей в разных сферах промышленности. При помощи распределенных антенн многократно увеличивается вероятность выявления дефектов. Вы сможете подобрать и купить сканирующее оборудование ультразвукового контроля для поиска дефектов. Вам предоставится возможность сканирования с высокой скоростью.

Функции классической комплектации дефектоскопов томографов с фазированными решетками:

Частота повторения высокочастотного ультразвукового зондирующего импульса (ЧЗИ) до 6 кГц для сканирования с высокой точностью и скоростью, также со сбором информации "за один приём".
Функция регулируемого генератора прямоугольных импульсов с технологией PerfectSquare
Дефектоскоп имеет цифровой приёмник с большим динамическим диапазоном
Полный комплект цифровых фильтров для лучшего соотношения сигнал-шум
Предоставляет возможность удалённо активировать функцию фазированных решёток.
Перед тем как начать контролировать какой-либо объект, сканер позволяет:

смоделировать контролируемое сварное соединение
указать расположение преобразователей
показать ход лучей
также смоделировать области, которые контролируются решетками, на прямом и одноразово отражённом луче, фокусное.

Наши сотрудники дадут полную консультацию по оборудованию и помогут купить необходимое дефектоскопическое оборудование.

Ультразвуковые дефектоскопы с фазированной решеткой

Дефектоскоп на фазированных решётках отличается от стандартного дефектоскопа по устройству и принципу работы. Именно это расширяет его возможности в ультразвуковом контроле (УЗК). Разберём, какие функции он может выполнять и где использоваться.

Схема получения и обработки сигнала на фазированной решетке

Что такое фазированная решётка

Стоит понимать, в каком месте прибора мы находимся. Речь пойдёт о преобразователе ― это та часть, которая превращает электрические импульсы в акустические, и наоборот. Благодаря ей возникает ультразвуковой луч, который посылается в объект контроля, благодаря ей отражённые колебания (эхо) считываются электроникой. Рассмотрим в сравнении ультразвуковые дефектоскопы с обычным преобразователем и с фазированной решёткой.

Простой ПЭП, или пьезоэлектрический элемент, монолитен. Он сделан из пьезокерамики. Сигналы передаются на него и принимаются им целиком.
Фазированная решётка собрана из изолированных элементов, каждый из которых связан с генератором и приёмником независимо от других. В свою очередь, каждый такой сектор сам выполнен из двухкомпонентного материала: пьезокерамические части соединены затвердевшим полимерным составом.

Такая технология улучшает чувствительность дефектоскопа к колебаниям, но это не главное преимущество. В корне меняется способность аппарата к управлению лучом, фокусировке.

Проблема фокусирования стандартного преобразователя

Для начала немного сведений об основных принципах фокусирования и о том, для чего оно нужно. Чтобы УЗК был эффективен, особенно важны два параметра:

1. Разрешение. А именно в той точке, которая нас интересует. Это то, что позволяет визуально различить два рядом расположенных дефекта как два разных объекта. То есть, чем выше разрешение, тем более мелкие несплошности можно найти.

2. Глубина, на которую проникает луч.

3. Охват ― то, сколько площади может покрыть ультразвук. Не всегда известно, где дефект и есть ли он вообще, его легко пропустить, если охват маленький. А иногда технически невозможно подвинуть дефектоскоп к нужной области.

Для хорошего разрешения нужно, чтобы звуковое давление в нужной точке было достаточным. А что из себя представляет УЗ-поле ― неравномерную по звуковому давлению среду. В ней волны накладываются, взаимно усиливают или ослабляют друг друга, часть полностью гасится о неровности среды, преобразуясь в тепло. Как результат, появление шумов, которые мешают точно определить дефекты.

Ультразвуковой пучок можно собрать и направить в фокус ― точку, в которой звуковое давление, и соответственно, разрешение, максимальны. Также это самое узкое место пучка, за которым он снова расширяется. Глубина, на которой можно проводить контроль, ограничивается отрезком от ПЭП до точки фокуса. В дефектоскопии с одноэлементным ПЭП для фокусирования применяется акустическая линза, но её возможности ограничены.

Направлять звуковые волны требуется не только для фокусировки, но и чтобы наклонять луч, тем самым увеличивая охват. Есть простое механическое приспособление ― наклонная пластиковая призма (скошенная под разными углами). Она применяется и в приборах с фазированными решётками, но в них это не единственный способ изменять направление.

Ход луча на границе сред разной плотности

Принцип работы фазированных решёток

Если посмотреть, как направление распространения волн меняет призма, это соотносится с законами преломления. Причины ― разные свойства акустических сред (пластик―металл), геометрия наклонной поверхности. Если упростить, ультразвуковой луч движется таким образом, что одни его волны достигают условной точки раньше, другие позже. А поскольку от каждой такой точки расходятся новые волны, по цепочке меняется направление всего волнового процесса.

Фазированные решётки делают для ультразвукового контроля то же самое, но тоньше, точнее и быстрее. Задержка во времени регулируется самой матрицей ― ведь к каждому элементу ФР можно послать от генератора свой электрический сигнал через нужный промежуток времени. А значит, и акустические волны будут возникать в такой же последовательности и с такими же интервалами. Общий фронт волны и угол ввода луча будет меняться.

График фазового сдвига волн одной частоты

Отсюда и слово «фазированный». Сдвиг фаз означает задержку во времени одной волны относительно другой. Если эти волны на одной частоте, то в зависимости величины от сдвига их энергия складывается или вычитается, и происходит усиление или ослабление. На данном свойстве и основан метод фазированных решёток.

Но как именно высчитывается порядок возбуждения элементов, паузы между импульсами для того, чтобы придать пучку нужную траекторию, навести его на интересуемую область? Перед началом работы оператор вводит исходные данные: скорость звука в материале, необходимая глубина и многое другое. На их основе внутри процессора создаются законы фокусировки ― шаблоны, по которым генератор управляет отдельными участками фазированной решётки.

Типы сканирования на фазированных решётках

Разберём, как законы фокусировки формируют звуковой пучок. Для примера представим группу из 8 элементов, расположенных последовательно друг за другом. С помощью фазированных решёток могут выполняться несколько типов сканирования:

Линейное.
Секторное.
Динамическое фокусирование по глубине.

Линейное сканирование похоже на традиционное сканирование одноэлементным датчиком тем, что угол ввода луча не меняется. Но чтобы перемещать луч, фазированный датчик не нужно двигать.

Одновременно возбуждаются элементы с 1-го по 4-й, далее со 2-го по 5-й и так до конца. Это будет прямой пучок, перемещающийся вдоль прямой.
Чтобы сгенерировать наклонный пучок, нужно послать импульсы последовательно, к 1-му, затем к 2-му, 3-му и 4-му.
Если сделать в обратном порядке: от 4-го до 1-го ― пучок отклонится в противоположную сторону на тот же угол. (Комбинации и задержки могут быть любыми, как и величина угла.)

В том случае, если генератор выполнит по команде процессора второй и третий пункт, а между ними пошлёт импульс на всю группу 1–4 одновременно, получится не что иное, как секторное сканирование. Если взять всю группу (1–8), то луч охватит более широкий сектор. Луч перемещается по дуге от максимального до минимального заданного угла. Получается скан, как при УЗИ внутренних органов (наподобие которого все не раз видели хотя бы в кино).

Пример изображения на аппарате уз обследования

Этот же метод распространён при контроле сварных швов. Такое тщательное «прочёсывание» области в разных направлениях, а также возможность ставить фокус на разную глубину увеличивает шансы на нахождение дефекта и позволяет делать точные измерения.

У динамической фокусировки шаблон несколько другой, ведь необходимо сузить луч. Она применяется, когда для УЗК нужно проникнуть вглубь, а не вширь. Для этого схема может быть такой: 1-й и последний элемент (вместе), затем 2-й и предпоследний, и так далее от краёв к центру.

Различия в устройстве фазированных решёток

Фазированная решётка может содержать до 256 датчиков, и далеко не всегда они выстроены в ряд. Они могут быть расположены в форме колец ― концентрически или радиально, также в виде квадратов, прямоугольников и шестиугольников.

Для УЗК важными характеристиками фазированной решётки являются:

Апертура ― полная ширина группы элементов, включая сумму ширин каждого из них и расстояние между ними. Активная апертура ― та, что задействована в сканировании. Влияет на охват.
Величина элементов. Чем они больше, тем хуже управляется луч. Однако маленьких элементов нужно больше, чтобы сохранить апертуру и охват.
Число элементов. С увеличением улучшаются показатели фокусировки и охвата, но растет стоимость дефектоскопа.
Шаг ― ширина промежутка между датчиками. Апертуру можно увеличить за счёт него для большего охвата, но это обернётся плохим соотношением сигнал–шум и искажениями на сканах.

На качество контроля влияет и частота. Волны более низкой частоты лучше проникают в рыхлые материалы вроде пластика, поскольку меньше рассеиваются по пути. Зато высокая частота даёт прибору хорошую разрешающую способность.

Области применения фазированных решёток

Дефектоскопы с фазированными решётками имеют все достоинства стандартных дефектоскопов и применимы в тех же сферах: металлопроизводство и металлообработка, энергетика, химия. Есть у них и свои преимущества:

Фокус можно менять, не двигая прибор.
Можно фокусировать дефектоскоп в нескольких точках в один момент.
Угол ввода меняется также прямо на месте, причем быстро.
Быстрота выполнения операций выше в десять раз.
Чувствительность к дефектам возрастает на 12–30 дБ.
Позволяет визуализировать результаты контроля всеми принятыми способами, плюс в виде S-скана (двухмерная картинка с реальными размерами).
Характеристики отражённых волн чётко фиксируются отдельно для каждого элемента в любой момент времени.

Поэтому ультразвуковые фазированные решётки подходят, в том числе, для ультразвукового контроля геометрически нестандартных и неудобно расположенных конструкций. Если подступиться к объекту можно только с одной стороны, его анализ всё равно возможен благодаря гибкости настроек.

Особое место данный вид преобразователей занимает в авиационной промышленности, где от деталей требуется небольшая плотность.

Чтобы уменьшить вес машины, многие её составляющие делают из полимерных материалов, а они имеют высокие индексы рассеивания и плохо отображаются стандартными методами неразрушающего контроля.

В этой и других отраслях, где есть высокий риск для жизни и здоровья при несвоевременном обнаружении неисправностей, лучше положиться на более точные приборы с фазированной решёткой. Опоры мостов, железнодорожные пути, газопроводы, подъёмные механизмы ― на этих объектах нужен самый тщательный контроль качества. Недаром технология УЗ решёток применяется и в медицине.

Дефектоскоп OmniScan MX2 Opympus с технологией фазированных решеток

Фазированные решётки применяются в самых передовых дефектоскопах Olympus, которые мы, как официальный дистрибьютор, здесь предлагаем. В наличии как портативные, так и поточные модели. Заказ можно сделать прямо на сайте и получить доставку по Москве в самое непродолжительное время.

Ассортимент

Консультации

Комплекс услуг

Сервис

Ультразвуковые дефектоскопы томографы с фазированными решетками антеннами