Noi aparate mobile pentru controlul nedistructiv cu ultrasunete

 

In această prezentare veţi fi informaţi despre noile aparate mobile US pentru controlul defectelor şi măsurarea grosimii de perete.

Fig1. Aparate mobile US.

ECHOGRAPH 1095 - Aparat de control nedistructiv cu ultrasunete

GEKKO-aparat de control nedsitructiv metoda phased array şi

ECHOMETER 1077 imaginea A - măsurarea grosimii de perete

Aparatele au următoarele caracteristici principale:

Echograph1095: aparat digital de control US cusetr o frecvenţă de repetiţie ridicată:

  • Emiţător dreptunghiular reglabil până la 330 V
  • Adaptare automată a emiţătorului la selectarea traductorului
  • Frecvenţa de repetiţie (IFF, PRF) până la 5 kHz
  • 7 filtre digitale selectabile pentru îmbunătăţirea raportului semnal - zgomot
  • Card SD pentru memorarea setului de date, configuraţiei, imaginea A şi funcţia de logare date
  • Conexiune USB pentru simplificarea transferului datelor de control (imagina A - imagina de date, valori măsurate - date primare)
  • Poziţionarea automată a porţilor de control la verificarea cordoanelor de sudură sau la măsurarea grosimii peretelui
  • Scăderea ecoului de fund (până la 80 dB) la a treia poartă de control suplimentară (controlul pieselor turnate)
  • Display color mare de 7“-TFT (rezoluţie 800 x 480 Pixel)
  • Opţiuni Software pentru evaluarea mărimii impulsului: AVG, DAC, compensare rapidă a a atenuării cu adâncimea (TCG), JIS şi AWS, TOFD/B-Scan
  • Domeniu mare de ajustare (0,5 mm bis 20 m)
  • Acumulator interschimbabil Lithium-Polymer, timp mort XXX h
  • Carcasă de metal robust cu geam de protecţie antireflex integrat şi margine de protecţie din cauciuc
  • Reevaluarea defectelor: Modificarea poziţiilor porţilor de control la o imagine A “îngheţată”
  • Ghid de utilizare intuitiv cu meniuri clare
  • Ghid de utilizare pentru probleme de ajustare şi control
  • Taste directe pentru parametrii principali de control, şase taste liber programabile pentru parametrii folosiţi mai des.

GEKKO: aparat de control mobil phased array

  • Crearea codului de verificare asistat CIVA
  • Indrumare confortabilă a opertorului
  • Touchscreen
  • Recunoaşterea automatizată a senzorului prin intermediul XXX-Chip
  • Posibilitatea înlocuirii bateriei cand aparatul este pornit (Hot Swap)
  • 64 canale paralele, avantaj 1 ð posibile aperturi ridicate ð realizarea unei adâncimi mari de focusare in piese forjate (exemplu: 2 MHz-Array cu 2mm Pitch ð 128 mm apertură ð posibilă focusare in cadrul unei lungimi a câmpului mort apropiat de 1365mm)
  • 64 canale paralele, avantaj 2 ð posibil 2D- unde oscilante ð Aplicaţia 1: Controlul defectelor oblice la verificarea cordoanelor de sudură, Aplicaţia 2: Prelucrarea datelor 3D fără mişcarea traductorului pe părţi ale pieselor cu suprafeţe mici de contact
  • Reprezentarea fidelă a datelor, ş.a. vedere de sus nedistorsionată (de ex. Imagina C a cordonului de sudură) cât şi imagina B (secţiune transversală a cordonului de sudură)
  • Atenuare mare între canale învecinate (atenuare Cross Talk > 50 dB), astfel se obţine un raport semnal-zgomot bun în imagina A şi imagini B şi C cu contrast mărit
  • Indrumarea operatorului pentru multe operaţii: geometria cordonului de sudură, suprapunerea cordonului de sudură (Scan Plan), măsurarea automată a penei unghiulare a liniei de întârziere,  reglarea automată a sensibilităţii elementelor Array individuale,  înregistrare automată a TCG (Time Corrected Gain) şi ACG (Angular Corrected Gain) la găuri transversale pentru penetrare verticală şi unghiulară
  • Encoder cu 3 poziţii
  • Software de analiză pentru prelucrarea datelor: tabel defecte, funcţia zoom, elaborarea protocolului, etc.
  • Interfeţe: LAN, USB, VGA

Echometer 1077: Aparat pentru măsurarea grosimii peretelui cu funcţia imagina A

  • Măsurarea ale grosimii de perete extrem de exact, de la 0,1 mm
  • Toate setările parametriilor la reprezentarea simultană a imaginii A
  • Meniu în mai multe limbi
  • 3 moduri de afişare: valoare mare măsurată fără imagine A, imagine A mare şi valoare măsurată mică, XXXX
  • 20 de configuraţii şi 5 fişiere cu valori măsurate care pot fi memorate, XXXX VALORI MĂSURATE ?!
  • Trei taste cu funcţii care pot fi definite de utilizator
  • Frecvenţă de repetiţie ridicată de 100 Hz pentru o rapidă achiziţionare de date pe durata controlului pieselor
  • Precizie ridicată prin mesajul semnalului (REGLABIL ?)
  • Dispaly color cu rezoluţie mare (320 x 240 Pixel)
  • Compensare automată a adâncimii
  • Conectarea oricărui traductor pentru măsurarea grosimii de perete (NUMAI UN OSCILATOR ??)
  • Măsurarea automată a traductoarelor cu indicarea frecvenţei şi a lungimii de bandă


ECHOGRAPH 1095 Aparata de control cu ultrasunete descarca prospectul

Aparatul de succes de control nedistructiv cu ultrasunete ECHOGRAPH 1090 are acum un urmaş. Conceptul de bază a unui aparat cu ecran color, cu un sistem de operare simplu a fost păstrat. Noul aparat digital de control cu ultrasunete ECHOGRAPH 1095 dispune suplimentar de compensarea adâncimii (Time Corrected Gain, TCG) şi de reducerea ecoului de fund. Prin compensarea adâncimii creşte amplificarea in aceeaşi măsură cu creşterea drumului parcurs de semnal. In timp ce la controlul manual se lucrează cu DAC sau AVG, metoda TCG este foarte uşor de utilizat la controlul manual automat.  Având în vedere că noul aparat este şi mai rapid (până la  5 kHz) se poate avea în vedere folosirea acestuia şi la controlul în vase de imersie.

Ecoul de fund, care în mod normal reflectează mai bine decât un defect, poate fi scăzut independent de curba DAC până la 80 dB faţă de alte ecouri de la defecte.  Această opţiune este de ajutor operatorului mai ales la controlul pieselor turnate, deoarece amplificarea nu trebuie modificată mereu şi ecoul de la defect şi ecoul de fund apare complet pe ecran. 

O funcţie avansată de stocare se poate folosi şi pentru controlul coroziunii, măsurători multiple şi singulare. Toate datele, de ex. imagina A în format MBP sau măsurătorile multiple în format CSV pentru exportul simplu de date se stochează pe un card SD interschimbabil de 8 GB.

Pentru a uşura controlul în condiţii grele pot fi modificate toate cele 3 porţi şi în cazul imaginii A ingheţate. Astfel se poate adapta flexibil evaluarea şi protocolul după un control activ cerinţelor. Asta funcţionează şi cu metodele de evaluare DAC, AVG, AWS, JIS şi nu în ultimul rând TOFD/B-Scan și Matrix memory. Noul aparat de control dispune şi de un display color mare 7“-TFT cu o rezoluţie de 800 x 480 Pixel, 256 culori.

Nou este şi emiţătorul dreptunghiular  reglabil fără trepte până la 320V. Pentru a exclude operarea greşită, lăţimea pulsului emiţătorului dreptunghiular se adaptează automat frecvenţei traductorului la încărcarea acestuia,. Traductorul dreptunghiular este de mare ajutor la controlul materialelor greu penetrabile ultrasonic (de ex. material plastic). Prin excitaţia optimă a unui traductor se transmite mai multă putere de penetrare în piesa de controlat. Pe partea de recepţie sunt la dispoziţie mai multe filter de bandă pentru îmbunătăţirea raportului semnal – zgomot.

Fig2. Echograph1095. Un prototip al noului aparat de control la controlul unei ţagle de oţel la Deutschen Edelstahlwerken (DEW) în Witten.

Ca și la aparatul anterior pot fi conectate diverse traductoare (şi de la alt producător) pentru stabilirea diagramei AVG. Banca de date a traductorului este pentru operator un material ajutător pentru administrarea traductoarelor şi obţinerea unui protocol fără greşeli. Parametrii modificabili ai traductorului (de ex. la traductoare unghiulare cu pene) se introduc corespunzător in aparat şi se afişează modificările.

Fig3. Banca de date a traductorlui. Datele multor parametrii standard sunt memorate în aparat. Tradutoare noi se pot adăuga fără probleme.

Tastatura permite accesul direct la parametrii de control semnificativi. Patru taste (faţa de 2 în trecut) servesc la schimbarea parametrilor.  Tastele de funcţii dau posibilitatea operatorului unei adaptări optime a aparatului la sarcina de controlat.  In funcţie de starea aparatului  este posibilă o amplificare directă respectiv blocată. In varianta blocată este necesară o confirmare prin apăsarea tastei OK şi este exclusă o ajustare din greşeală a dB.

Fig4. Taste de funcţii. Şase taste de funcţii pot fi setate cu parametrii folosiţi frecvent. Prin apăsarea tastei Shift se pot accesa cele trei monitoare (M1, M2 şi M3).

GEKKO Aparat mobil de control phased array descarca prospectul

Aparatul de control GEKKO este singurul aparat disponibil la care datorită celor 64 de canale paralele phased array pot fi folosite traductoare matrix . Astfel este posibil un fascocul de oscilaţii bidimensional. Impuls-Echo, penetrare  şi controale TOFD (prin alte 4 canale convenţionale) sunt de asemenea implementate.  De asemenea sunt posibile tehnici speciale de focusare (Total Focussing Method respectiv Dynamic Depth Focussing). Rezultatele controlului pot fi reproduse in multiple moduri: Imagina A, Imagina B, Imagina sector, Imagina C, etc. Softul  CIVA este baza pentru simularea US şi etse foarte uşor de deservit la acest aparat. Protocolarea este posibilă în formă tabelară şi grafică.

Fig5. GEKKO. La sfârşitul anului 2013 noul aparat a fost prezentat pnetru prima data

Aparatul este prevăzut cu un touchscreen (10,4“)  sensibil la atingere. Se poate utiliza umitor de bine şi cu mănuşi. Aparatul are o protecţie IP 54, astfel aparatul este protejat la mizerie şi apă. Acumulatorul cu o durată de utilizare de ca. 4 ore, poate fi schimbat chiar dacă aparatul este pornit (Hot Swap).

Fig6. Utilizare robustă Datorită carcasei protejate (IP 54) este posibilă utilizarea acestuia fără probleme şi în exterior.

Fig7. Imagina 2D - Fascicul de oscilaţii.

Singurul aparat de pe piaţă cu 64 de canale paralele cu care este posibil cu traductoare matrix să se realizeze un fascicul de oscilaţii bidimensional.  Astfel creşte simţitor probabilitatea de depistare a defectelor.

Conceptul de utilizare se deosebeşte substanţial de celelalte aparate. Numai puţine taste sunt prinse de carcasă. Mare parte a sistemului de operare este accesibil prin touchscreen şi conferă un ghid de utilizare mai clar pentru operator. Operatori cu experienţă pot sări peste anumiţi paşi ai ghidului de operare.

Fig8. Ghid de operare.

Sarcina de control se defineşte clar şi salvează în aparat prin mediul de utilizare cu mai multe trepte. Poze ale  pieselor, traductoarelor şi materiale ajutătoare (scanner) sunt utile.

Fig9. Configuraţia traductorului.

In această mască se defineşte traductorul phased array (numărul de elemente, mărimea elementului, frecvenţa, pasul (pitch), pana unghiulară a liniei de întârziere).

Fig10. Controlul sensibilităţii pe element.

Pentru a compensa diferenţele inevitabile de sensibilitate între elementele individuale ale phased array,  reflexia pe element este măsurată, de exemplu, la spatele peretelui unei componente care se controlează. Diferenţele în dB se nivelează.

Fig11. Definiţia părţii de controlat.

In această exemplu pot fi adaptaţi toţi parametrii unui cordon de sudură la tema de control (geometrie, dimensiuni, tipul cordonului de sudură). Multe din geometriile standard sunt setate (memorate) în aparat.  

Fig12. Estimarea suprapunerii.

Cu ajutorul unei schiţe se vizualizează domeniul suprapus (planul de scanare). Aici, pentru a obţine o reprezentare deosebit de reală, fasciculul de unde poate fi reflectat de asemenea şi pe peretele din spate.  

Fig13. Rezultatul controlului.

Rezultatul obţinut în urma controlului unui cordon de sudură este prezentat aici ca imagina A şi ca sector scan pliat. Prin suprapunerea formei geometrice a părţii de controlat în sectorul scan se poate face cu uşurinţă localizarea semnalizării defectului. În acest exemplu este vizibil la mijlocul cordonului de sudură a unui defect la o sudură în flanc.

La cordoane de sudură lungi se justifică folosirea unui scanner. Poziţia traductoarelor se păstrează pentru a putea fi reprodusă.  Un Encoder furnizează datele de drum şi permite combinarea datelor de la distanţă cu datele ultrasonice. Date de drum fiabile sunt o condiţie importantă pentru testarea imagistica cu ultrasunete.

Fig.14 Imagina Scanner pentru cordon de sudură

Cordoanele de sudură pot fi citite confortabil cu un astfel de scanner cu roţi magnetice. In acest exemplu se folosesc două traductoare phased array şi două traductoare TOFD.

Fig15. Imagine Laborator de aplicaţii tehnice.

De la începutul anului 2014 sunt puse la dispoziţie suficiente aparate pentru demonstraţii în laboratorul de control nedistructiv al firmei KARL DEUTSCH. Personal elaborează cu ajutorul softului CIVA coduri de control şi pentru probleme de control nedistructiv complexe.

Pentru probleme uzuale ale controlului phased array manual sunt puse la dispoziţie traductoare „Made in Wuppertal“.

Fig16. Traductoare phased array. Acest exemplu arată traductoare de 5 MHz cu 16 elemente pentru controlul cordoanelor de sudură .

Măsurarea de precizie a grosimii peretelui cu Imagina A a ECHOMETER 1077 descarca prospectul

 Măsurarea grosimii de perete este o măsurătoare standard in domeniul controlului nedistructiv cu ultrasunete. Aparatele de măsurare a grosimii peretelui se folosesc atât pentru asigurarea calităţii producţiei cât şi in domeniul mentenanţei aparatelor şi instalaţiilor, de ex. constatatea şi evaluarea reducerii grosimii de perete datorată coroziunii la conducte,  cazane, pereţii vapoarelor etc.  Pentru măsurarea grosimii peretelui cu ultrasunete deosebit de indicate sunt, de ex. metale şi sticlă, dar, pot fi măsurate de asemenea şi o mulţime de materiale plastice şi ceramice.

Noua imagine A ECHOMETER 1077 pune la dispoziţie valori măsurate foarte exacte cu o toleranţă de până la 0,01 mm, de ex. pentru a îndeplini cerinţele impuse la fabricarea ţevilor de precizie sau a caroseriilor. In acest caz se folosesc măsurători cu ecou multiplu şi traductoare verticale cu un oscilator cu sau fără linie de întârziere. La pornirea sau schimbarea traductorului se analizează datele tehnice ale traductorului inclusiv spectru de frecvenţă şi se reglează în consecinţă parametrii aparatului automat.

Având în vedere că măsurarea grosimii peretelui se bazează pe distanţa dintre două ecouri de fund sunt posibile măsurători pecise şi prin straturi. Deoarece stabilirea grosimii de perete se bazeaza de regula pe distanta dintre doua ecouri de fund sunt posibile masuratori precise prin acoperiri.

Suplimentar noul ECHOMETER 1077 dispune de un afisaj cu o rezolutie ridicata a imaginii A, astfel incat in situatii grele de masurare semnal ecoului poate fi controlat. Cu meniul de navigare usor de utilizat, in mai multe limbi este o joaca de copii setarea optimala pentru masuratori..

Corectia automata a amplificarii dependenta de drumul parcurs (auto TCG) este o alta particularitate  a acestui aparat de control. Astfel se compenseaza atenuarea semnalului dependent de material si se obtin pe intreg domeniul de masurare valori ale ecoului precise care pot fi evaluate. Pentru usurarea muncii operatorului (care de multe ori lucreaza fara cunostinte US anterioare) setarea portilor se realizeaza in mare masura automat.

Datorita ratei mare de masuratori de pana la 100 Hz se deteacteaza si defecte mici la verificarea dinamica a materialului. Pentru aceasta se poate activa un mesaj pentru obtinerea unei precizii si mai ridicate.

Siruri de valori masurate si configuratia aparatului se pot memora usor in fisiere si transfera intr-un calculator. Pentru statistica sunt disponibile valoarea minima, valoarea maxima, valoarea medie si deviatia standard.

Fig17. Imagina A masurarea grosimii de perete. Pentru aplicații dificile la masurarea grosimii peretelui, este util să folosiți o funcție imagina A.

Fig18. Ajustarea traductorului.

Orice traductor normal cu un oscilator poate fi conectat la aparat și măsurat. Instrucțiuni scrise clare vin in acest caz in ajutorul operatorului. Frecvența de testare și domeniile de măsurare (pentru modurile SI-RE = impuls de emitere – ecou de fund respectiv RE-RE = ecou de fund – ecou de fund) pot fi determinate și afișate.

Fig19. Compensarea adancimii.

Mai ales la materiale slab conducatoare sonic, folosirea unui TGC (Time-Corrected Gain, prescurtat TCG) este utila. Ecouri cu timpul de propagare a sunetului mai mare sunt mai amplificate și permit o evaluare precisă.

Fig20. Afisare Imagina A

Măsurarea se face la trecerea prin punctul zero înainte cea mai mare amplitudine a semnalului. Punctele de masurare pentru control sunt marcate clar, pentru a permite un control de plauzibil.