RU2697725C1 - Способ ультразвукового контроля методом фазированной антенной решетки с использованием дефектоскопа с малым количеством независимых каналов - Google Patents
Способ ультразвукового контроля методом фазированной антенной решетки с использованием дефектоскопа с малым количеством независимых каналов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2697725C1 RU2697725C1 RU2018143589A RU2018143589A RU2697725C1 RU 2697725 C1 RU2697725 C1 RU 2697725C1 RU 2018143589 A RU2018143589 A RU 2018143589A RU 2018143589 A RU2018143589 A RU 2018143589A RU 2697725 C1 RU2697725 C1 RU 2697725C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- elements
- flaw detector
- independent channels
- antenna array
- ultrasonic
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Использование: для ультразвукового неразрушающего контроля. Сущность изобретения заключается в том, что дефектоскоп, с несколькими независимыми каналами, с помощью ультразвуковой антенной решетки (АР) излучает и принимает ультразвуковые колебания, отцифровывает их и формирует изображение в виде сектора, при этом элементы АР делятся на группы с количеством элементов, равным количеству независимых каналов дефектоскопа, производится излучение и прием так, чтобы каждая группа элементов АР последовательно излучила и приняла эхосигналы, в соответствии с ранее рассчитанными задержками, затем эхосигналы, зарегистрированные в каждом из измерений, складываются когерентно, вычисляется огибающая и формируется итоговое изображение в виде сектора. Технический результат: обеспечение возможности при проведении ультразвукового контроля методом фазированной антенной решетки использовать дефектоскоп с количеством независимых каналов на излучение и прием меньшим, чем количество пьезоэлементов АР, без ухудшения качества результатов контроля. 6 ил.
Description
Изобретение относится к области ультразвукового неразрушающего контроля.
Известен способ ультразвукового контроля (УЗК) с использованием метода ультразвуковой томографии [Пат. RU №2458342. Самокрутов А.А., Соколов Н.Ю., Шевалдыкин В.Г., Алёхин С.Г. Способ ультразвуковой томографии и устройство для его осуществления. Опубл. 10.08.2012].
Недостатком способа является необходимость использования больших вычислительных мощностей и специальных алгоритмов распараллеливания при обработке данных.
Наиболее близким, принятым за прототип, является способ УЗК методом фазированной антенной решетки (ФАР) [Пат. US №7,784,347 В2. Barry Messer, Jose R. Fuentes. Ultrasound phased array devices and methods. Опубл. 31.08.2010].
Известный способ не позволяет при проведении ультразвукового контроля использовать ФАР дефектоскопы совместно с ультразвуковыми антенными решетками (АР), если количество пьезоэлементов в них больше чем количество независимых каналов дефектоскопа на излучение и прием. При его применении невозможно совместно задействовать в одном законе фокусировки все пьезоэлементы АР, если их количество превышает число независимых каналов дефектоскопа.
Предложен способ ультразвукового контроля методом фазированной антенной решетки, заключающийся в том, что дефектоскоп, с несколькими независимыми каналами, состоящими из генератора, приемного усилителя и аналого-цифрового преобразователя, с помощью ультразвуковой антенной решетки излучает и принимает ультразвуковые колебания (с учетом ранее рассчитанных задержек), отцифровывает их и формирует изображение в виде сектора, отличающийся тем, что элементы АР делятся на группы с количеством элементов, равным количеству независимых каналов дефектоскопа, производится излучение и прием так, чтобы каждая группа элементов АР последовательно излучила и приняла эхосигналы, в соответствии с ранее рассчитанными задержками, затем эхосигналы, зарегистрированные в каждом из измерений, складываются когерентно, вычисляется огибающая и формируется итоговое изображение в виде сектора.
Для пояснения описываемого способа:
На фигуре 1 приведена схема работы ФАР дефектоскопа с количеством независимых каналов на излучение и прием, превышающим количество пьезоэлементов АР.
На фигуре 2 приведена схема работы ФАР дефектоскопа с количеством независимых каналов на излучение и прием, равным количеству пьезоэлементов АР.
На фигуре 3 приведены изображения отверстий бокового сверления диаметром 0,1 мм, расположенных на глубинах от 20 до 80 мм с шагом 15 мм (слева), увеличенное изображение отверстия на глубине 50 мм и его срез «по лучу» (справа), полученные в режиме ФАР, когда на излучение и прием используются 32 элемента АР.
На фигуре 4 приведены изображения отверстий бокового сверления диаметром 0,1 мм, расположенных на глубинах от 20 до 80 мм с шагом 15 мм (слева), увеличенное изображение отверстия на глубине 50 мм и его срез «по лучу» (справа), полученные в режиме ФАР, когда на излучение и прием используются элементы АР №1-16.
На фигуре 5 приведены формы эхосигналов от отверстий бокового сверления, расположенных на глубинах 35, 45, 65, 80 мм, при различных вариантах комбинаций излучатель-приемник.
На фигуре 6 приведены амплитуды сигналов от отверстий бокового сверления, расположенных на глубинах 35, 45, 65, 80 мм, полученные при использовании 32-х элементов АР на излучение и прием и при использовании на излучение и прием по 16 элементов с последующим сложением.
Предложенный способ ультразвукового контроля методом ФАР осуществляется следующим образом. На фигуре 1 приведена схема работы ФАР дефектоскопа совместно с которым может быть использована АР с числом пьезоэлементов, превышающим число независимых каналов дефектоскопа. Главным конструктивным отличием его от классического ФАР дефектоскопа, схема работы которого представлена на фигуре 2, является наличие модуля коммутации, который позволяет задействовать АР с большим числом пьезоэлементов, и сумматора, формирующего итоговое изображение.
На фигуре 3 приведены изображения отверстий бокового сверления диаметром 1 мм, расположенных на глубинах от 20 до 80 мм с шагом 15 мм (слева), увеличенное изображение отверстия на глубине 50 мм и его срез «по лучу» (справа), полученные в режиме ФАР, когда на излучение и прием используются все 32 элемента АР. Фокусировка выполнялась по вертикальной линии, проходящей через центры отверстий. Для сравнения, на фигуре 4 приведены изображения отверстий этих же отверстий, когда на излучение и прием было задействовано только половина элементов АР (№1-16). Фронтальная разрешающая способность данных изображений в два раза ниже чем на изображениях, приведенных на фигуре 3.
При использовании предложенного метода контроля необходимо рассчитать задержки на излучение и прием при условии, что все элементы антенной будут использованы одновременно, с учетом выбранных АР, призмы, параметров фокусировки и объекта контроля.
Элементы АР делятся на группы с числом элементов равным числу независимых каналов дефектоскопа и задается режим работы модуля коммутации так, чтобы каждая группа элементов зарегистрировала эхосигналы, излученные самой собой и другими группами, в соответствии с ранее рассчитанными задержками. Описанная процедура соответствует проведению нескольких измерений в классическом ФАР режиме, но с меньшим числом одновременно задействованных элементов АР. На фигуре 5 приведены формы эхосигналов от отверстий бокового сверления, расположенных на глубинах 35, 45, 65, 80 мм, при различных вариантах комбинаций излучатель-приемник:
- излучают и принимают элементы АР №1-16;
- излучают и принимают элементы АР №17-32;
- излучают элементы АР №1-16, а принимают - 17-32;
Фаза эхосигналов для разных циклов излучение-прием совпадает с высокой точностью.
Наборы эхосигналов, полученные в каждом цикле излучение-прием, необходимо когерентно просуммировать. Сумматор (фигура 2) может быть реализован аппаратно и входить непосредственно в состав дефектоскопа, так и программно, путем объединения ранее сохраненных с помощью дефектоскопа файлов. После суммирования эхосигналов необходимо выделить огибающую и отобразить результат в виде сектора, как в классическом ФАР режиме. На фигуре 6 приведены амплитуды сигналов от отверстий бокового сверления, расположенных на глубинах 35, 45, 65, 80 мм, полученные при использовании всех 32-х элементов АР на излучение и прием и при сложении трех сигналов при использовании на излучение и прием по 16 элементов. Амплитуда суммарного сигнала с погрешностью не более 5% совпадает с амплитудой сигнала, полученного, когда на излучение и прием работают все элементы АР.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет при проведении УЗК методом ФАР использовать дефектоскоп с количеством независимых каналов на излучение и прием меньшим, чем количество пьезоэлементов АР, без ухудшения качества результатов контроля. Уменьшение числа независимых каналов в дефектоскопе позволит снизить его стоимость.
Также предлагаемый способ позволит расширить область применения имеющихся дефектоскопов, дав возможность использовать с ними АР с большим количеством пьезоэлементов.
Claims (2)
- Способ ультразвукового контроля методом фазированной антенной решетки, заключающийся в том, что дефектоскоп, с несколькими независимыми каналами, состоящими из генератора, приемного усилителя и аналого-цифрового преобразователя, с помощью ультразвуковой антенной решетки излучает и принимает ультразвуковые колебания (с учетом ранее рассчитанных задержек), отцифровывает их и формирует изображение в виде сектора,
- отличающийся тем, что элементы АР делятся на группы с количеством элементов, равным количеству независимых каналов дефектоскопа, производится излучение и прием так, чтобы каждая группа элементов АР последовательно излучила и приняла эхосигналы, в соответствии с ранее рассчитанными задержками, затем эхосигналы, зарегистрированные в каждом из измерений, складываются когерентно, вычисляется огибающая и формируется итоговое изображение в виде сектора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018143589A RU2697725C1 (ru) | 2018-12-10 | 2018-12-10 | Способ ультразвукового контроля методом фазированной антенной решетки с использованием дефектоскопа с малым количеством независимых каналов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018143589A RU2697725C1 (ru) | 2018-12-10 | 2018-12-10 | Способ ультразвукового контроля методом фазированной антенной решетки с использованием дефектоскопа с малым количеством независимых каналов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2697725C1 true RU2697725C1 (ru) | 2019-08-19 |
Family
ID=67640540
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018143589A RU2697725C1 (ru) | 2018-12-10 | 2018-12-10 | Способ ультразвукового контроля методом фазированной антенной решетки с использованием дефектоскопа с малым количеством независимых каналов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2697725C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2762780C1 (ru) * | 2021-03-17 | 2021-12-22 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук" (ИПФ РАН) | Способ определения размеров дефекта при ультразвуковом контроле с помощью датчика на фазированной решетке |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2213358C2 (ru) * | 1998-01-06 | 2003-09-27 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Способ и устройство для ультразвукового формирования изображения обсаженной скважины |
JP2009097972A (ja) * | 2007-10-16 | 2009-05-07 | Toshiba Corp | 超音波溶接欠陥探傷装置および方法 |
US7784347B2 (en) * | 2005-01-21 | 2010-08-31 | Fluor Technologies Corporation | Ultrasound phased array devices and methods |
RU2458342C1 (ru) * | 2011-05-25 | 2012-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Акустические Контрольные Системы" | Способ ультразвуковой томографии и устройство для его осуществления |
US8291766B2 (en) * | 2009-05-15 | 2012-10-23 | Intelligendt Systems & Services Gmbh | Method and device for ultrasound testing |
RU2560756C1 (ru) * | 2014-05-16 | 2015-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр неразрушающего контроля "ЭХО+" | Способ ускорения регистрации эхо-сигналов с помощью ультразвуковой антенной решетки |
-
2018
- 2018-12-10 RU RU2018143589A patent/RU2697725C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2213358C2 (ru) * | 1998-01-06 | 2003-09-27 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Способ и устройство для ультразвукового формирования изображения обсаженной скважины |
US7784347B2 (en) * | 2005-01-21 | 2010-08-31 | Fluor Technologies Corporation | Ultrasound phased array devices and methods |
JP2009097972A (ja) * | 2007-10-16 | 2009-05-07 | Toshiba Corp | 超音波溶接欠陥探傷装置および方法 |
US8291766B2 (en) * | 2009-05-15 | 2012-10-23 | Intelligendt Systems & Services Gmbh | Method and device for ultrasound testing |
RU2458342C1 (ru) * | 2011-05-25 | 2012-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Акустические Контрольные Системы" | Способ ультразвуковой томографии и устройство для его осуществления |
RU2560756C1 (ru) * | 2014-05-16 | 2015-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр неразрушающего контроля "ЭХО+" | Способ ускорения регистрации эхо-сигналов с помощью ультразвуковой антенной решетки |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2762780C1 (ru) * | 2021-03-17 | 2021-12-22 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук" (ИПФ РАН) | Способ определения размеров дефекта при ультразвуковом контроле с помощью датчика на фазированной решетке |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Bulavinov et al. | Sampling phased array a new technique for signal processing and ultrasonic imaging | |
US10908122B2 (en) | Total focusing method adaptively corrected by using plane wave | |
US8033172B2 (en) | Hand-held flaw detector imaging apparatus | |
KR102210846B1 (ko) | 초음파 배열을 사용한 전체 행렬 포착을 위한 합성 데이터 수집 방법 | |
Camacho et al. | Automatic dynamic depth focusing for NDT | |
KR20140137457A (ko) | 위상 어레이 프로브 및 거리-이득-크기 결함 사이징을 사용하는 산업용 초음파 검사용 시스템 및 방법 | |
RU2008121271A (ru) | Способ неразрушающего контроля проверяемого тела с помощью ультразвука | |
KR102090567B1 (ko) | 초음파 탐상 장치, 초음파 탐상 방법 및 제품의 제조 방법 | |
Cruza et al. | Total focusing method with virtual sources in the presence of unknown geometry interfaces | |
US20160074016A1 (en) | Transmit beamforming apparatus, receive beamforming apparatus, ultrasonic probe having the same, and beamforming method | |
US11933765B2 (en) | Ultrasound inspection techniques for detecting a flaw in a test object | |
RU2697725C1 (ru) | Способ ультразвукового контроля методом фазированной антенной решетки с использованием дефектоскопа с малым количеством независимых каналов | |
Camacho et al. | Auto-focused virtual source imaging with arbitrarily shaped interfaces | |
US20180180578A1 (en) | Ultrasonic tfm with calculated angle beams | |
Tremblay et al. | Development and validation of a full matrix capture solution | |
US9759690B2 (en) | Method and system for nondestructive ultrasound testing | |
JP2019078558A (ja) | 対比試験片及び超音波フェーズドアレイ探傷試験方法 | |
US6645146B1 (en) | Method and apparatus for harmonic imaging using multiple transmissions | |
Huang et al. | Application of Sparse Synthetic Aperture Focusing Techniques to Ultrasound Imaging in Solids Using a Transducer Wedge | |
US11199625B2 (en) | Rapid synthetic focus ultrasonic imaging with large linear arrays | |
RU2675217C1 (ru) | Способ ультразвуковой томографии | |
CN110693524B (zh) | 一种超声医学成像聚焦校正方法和装置 | |
Boni et al. | Prototype 3D real-time imaging system based on a sparse PZT spiral array | |
Gantala et al. | Improved imaging technique for nondestructive evaluation using arbitrary virtual array source aperture (AVASA) | |
Camacho et al. | High resolution autofocused virtual source imaging (AVSI) |