Phased Array onderzoek

Transcriptie

1 Phased Array onderzoek 1

2 Safety first, Safety always Health and Safety of people is our number one priority. Alarms Emergency exits Emergency numbers Gathering point 2

3 Phased Array Bij Phased Array wordt de bundel elektronisch gestuurd. Beïnvloedbaar: aperture, richting, focus. Er wordt gebruik gemaakt van tijdverschuivingen bij het zenden van verschillende elementen van een array probe. Phased Array kan andere technieken met conventionele probes vervangen. 3

4 Apparatuur 4

5 Phased Array in medische wereld 5

6 Phased Array Een Phased Array taster heeft meer dan 1 kristal. (4 tot 128) Elk individueel kristal is bekend als een element. Elk element kan: Individueel worden aangeslagen individueel ontvangen Dit maakt het mogelijk om de bundel te focusseren en sturen door gebruik te maken van tijdsverschuivingen bij het aanslaan van verschillende elementen van een array probe. Maar eerst het volgende>>> 6

7 Taster design 7

8 Taster constructie Array meerdere elementen in een taster 8

9 1D Linear array Afbuiging in diepte en onder een hoek in één vlak Elliptische bundel Meest toegepaste array 9

10 Annular array Alleen focussering Geen sturing naast as-lijn mogelijk Ronde bundel 10

11 2D Segmented annular array Afbuiging in diepte en onder een hoek in twee vlakken Ronde of elliptische bundel 11

12 2D matrix array Afbuiging in diepte en onder een hoek in twee vlakken Elliptische bundel 12

13 1,5D matrix array Afbuiging in diepte en onder een hoek in twee vlakken Elliptische bundel 13

14 Terminology A = aperture P = pitch W = element hoogte g = gap e = element breedte n = hoeveelheid elementen Actieve aperture is het sturende vlak (A) Passieve aperture heeft geen sturende mogelijkheid (W) 14

15 Terminology PA-UT gebruikt ultrasoon geluid op een andere manier. Maar alle conventionele wetten zijn nog steeds van invloed: Wet van Snellius Bundelspreiding Demping Resolutie (in geluidsweg) 15

16 Terminology Eén belangrijk punt om te onthouden: Je kan ultrageluid niet sturen! Ultrageluid kan alleen worden gereflecteerd en gebroken. 16

17 Principes van Phased Array 17

18 Principes van Phased Array Een Phased Array taster heeft meer dan één element. Normaal gesproken meer dan 8. Elk element die een bundel vormt, moet: Zijn eigen zender/ontvanger zijn Ieder element moet op verschillende tijdstippen, los van de aangrenzende elementen, kunnen worden aangeslagen. 18

19 Principes van Phased Array Het principe van Huygens: Een trillend object kan worden beschouwd als een groot aantal puntbronnen bij elkaar. Bij elkaar opgeteld vormen de bijdragen van alle puntbronnen een golffront. Elk golffront kan weer worden beschouwd als een aantal puntbronnen die een nieuw golffront vormen. 19

20 Principes van Phased Array Noot: Individuele bundels veranderen niet van richting Alleen de som van de akoestische energie is geconcentreerd op het focus punt Alleen energie wat terugkomt van het gebied rondom het focus punt zal worden ontvangen (amplitude, fase). 20

21 Principes van Phased Array Wanneer alle elementen tegelijk worden aangeslagen, wordt er een conventionele bundel gevormd. De losse elementen werken dus hetzelfde als 1 groot element. 21

22 Principes van Phased Array Om een A-scan te maken met Phased Array. Wordt de reflecterende bundel ontvangen door alle elementen en de som hiervan wordt gepresenteerd in een A-scan. 22

23 Principes van Phased Array Het vorige sheet bootst een conventionele bundel na. Maar met Phased Array wordt zelden alle elementen tegelijk aangeslagen. Wanneer elementen op verschillende tijden worden aangeslagen zal de energie of akoestische druk in een bepaalde richting worden gestuurd. 23

24 Principes van Phased Array Golffront onder een hoek zenden: Door het linker element als eerste aan te slaan En met een vertraging in tijd de elementen hier rechts van aan te slaan Dit resulteert in een golffront onder een hoek Transmit delays 24

25 Principes van Phased Array Golffront onder een hoek ontvangen: Om een A-scan te vormen moet het rechter element wachten op het binnenkomend geluid van de overige elementen. Receive delays 25

26 Principes van Phased Array Een golffront kan zo worden gevormd dat er op een bepaald punt kan worden gefocusseerd. Transmit delays 26

27 Principes van Phased Array Ook in dit geval moeten de middelste elementen wachten op de buitenste element om een A-scan te vormen. Receive delays 27

28 Principes van Phased Array De richting van de bundel kan aangepast worden met een Phased Array taster. Met 1 Phased Array taster kan er onderzoek worden gedaan met meerdere hoeken. Met 1 Phased Array taster kan er zowel een longitudinale hoektaster als een transversale hoektaster worden gegenereerd. 28

29 Principes van Phased Array Bundelspreiding is afhankelijk van de kristal grootte en frequentie! 0 o o 5 o 0 o o 5 o 3 0 o 3 0 o 3 0 o 3 0 o Lage frequentie / kleine diameter Hoge Frequentie / grote diameter 29

30 Principes van Phased Array Opsomming: Kleine elementen (kleine diameter) Brede bundel Sturing kan dus over een grote range van hoeken. Grote elementen (grote diameter) Smalle bundel meer energie, maar minder sturing mogelijk leiden tot een grotere aperture nauwere focus betere definitie van kleinere defecten (scheidend vermogen) Het golffront kan niet onbeperkt worden gestuurd. Er zal anders vertekening plaats vinden 30

31 Scan Type 31

32 Scan Type Er kan op twee manieren worden gescand: Lineair scannen: De bundel behoudt een constante hoek en wordt opgebouwd door het verplaatsen van een bepaalde aperture over alle beschikbare elementen in de Phased Array taster. Sectorial scannen: De bundel wordt gestuurd onder verschillende hoeken met het gebruik van dezelfde aperture. 32

33 Scan Type Onthoudt dat het een computer gestuurde technologie is dat één ding per keer doet, alleen dan heel erg snel. Er wordt elke keer één A-scan geproduceerd. De computer projecteerd al deze A-scans per reeks in één view (lineair/sectorial view). 33

34 Lineair scannen Een groep van elementen (actieve aperture) wordt aangeslagen in een reeks over de lengte van de PA taster (index punt variatie). De taster blijft op één positie staan. Het kan gebruikt worden als nul graden onderzoek met longitudinaal geluid of op een wedge en dan met longitudinaal of transversaal. 34

35 Lineair scannen 35

36 Sectorial scannen Ook wel Azimuthal scannen genoemd De bundel wordt gestuurd over een range van hoeken met een actieve aperture (aantal/allemaal) door het aanpassen van de focal laws. De verschillende manieren van instellen worden in de volgende sheets weergegeven. 36

37 Sectorial scannen 37

38 Sectorial scannen 38

39 Sectorial scannen 39

40 Sectorial scannen 40

41 Bundel opbouw Wanneer alle elementen tegelijk worden aangeslagen resulteert dit in een longitudinale golf. 41

42 Bundel opbouw Wanneer de elementen van buiten naar het midden worden aangeslagen resulteert dit in een focusering op een bepaalde diepte. 42

43 Bundel opbouw Wanneer de elementen van links naar rechts, of vice versa, worden aangeslagen resulteert dit in een bundel onder een hoek. 43

44 Bundel opbouw Sturing onder een hoek met een focussering. 44

45 Beeldopbouw 45

46 Beeldopbouw Mogelijke aanzichten: A; A-beeld van 1 bundel B; Zijaanzicht C; Bovenaanzicht D; Eindaanzicht S; Positie in x-richting van sector of linear scan Stripchart 46

47 Beeldopbouw Verschillende aanzichten in PA setup A-scan S/(B)-scan D-scan C-scan 47

48 Beeldopbouw Lineair scan Presentatie S-scan Sectorial scan 48

49 Beeldopbouw Stripchart 49

50 Analyse 50

51 Analyse Analyse Indicaties op voorbewerking op verschillende diepte FBH 1,0 mm 3,75 diepte FBH 0,5 mm 1,25 diepte FBH 1,0 mm 2,5 diepte 51

52 Analyse Uittredende indicaties en volume fout Notch 1,0 mm root SDH 1,0 mm 2,5 diepte Notch 1,0 mm cap 52

53 Voor en nadelen van het Phased Array onderzoek 53

54 Voordelen Flexibiliteit een enkele Phased Array taster kan gebruikt worden voor meerdere hoeken. De mogelijkheid tot het maken van Sectorial en Lineair scans. Meer informatie door de verschillende presentaties. Kan gebruikt worden voor meerdere doeleinden corrosie mapping, scheurdetectie, las inspectie etc. Meerdere type ultrasoon onderzoek kunnen worden gegenereerd (puls echo (PE), ToFD, etc.). Direct resultaat en een permanente registratie. Andere werkzaamheden hoeven niet stil gelegd te worden. 54

55 Nadelen Meer informatie betekent meer tijd nodig voor beoordelen (analyse) van de resultaten en een lagere scansnelheid. Defecten kunnen gemist worden door de oriëntatie. Een Phased Array taster is toepasbaar binnen een range van toepassingen. Scanoppervlak dient te worden geprepareerd. De wiggen zijn groter dan bij conventioneel ultrasoon waardoor een aanpassing sneller nodig zal zijn om aankoppeling te bewerkstelligen. Voor afwijkingen op de procedure dient er over het algemeen een referentiestuk te worden aangemaakt. 55

56 Applicaties 56

57 Applicaties Wanddikte < 8 mm Nozzle inspectie Flensvlak corrosie/erosie Kleine diameter Bouten Gecombineerd onderzoek Composiet delaminatie Corrosie mapping Assen 57

58 Wanddikte <8mm PA is mogelijk op wanddikten < 8 mm Dit is alleen mogelijk met hoge frequentie Een goede uitlijning van de tasters (scanner) is belangrijk voor een goede interpretatie (plotting van de indicaties op de lasvoorbewerking) 58

59 Nozzle inspectie 59

60 Nozzle inspectie 60

61 Nozzle inspectie Coupling loss due to poor surface conditions Loss of geometry reflection Indication length Koppelingsverlies door slecht oppervlak 61

62 Nozzle inspectie 62

63 Flensvlak corrosie/erosie S-scan op 45o wedge met een bundelspreiding van 30 tot 85. De bouten in de flens kunnen een probleem qua bereikbaarheid zijn. Resultaten worden weergegeven in A- and S-scans. 63

64 Flensvlak corrosie/erosie PA Taster 32 Element, 10MHz Bundel sweep 0-70 L-golven Smooth End Surface Hoek 70 graden 0 graden Bottom Surface 64

65 Flensvlak corrosie/erosie Bevel End Zoomed 65

66 Flensvlak corrosie/erosie 66

67 Kleine diameter 67

68 Kleine diameter 68

69 Kleine diameter 69

70 Bouten H 3 H 4 Creëert een S-scan, waarbij de scheurhoogte kan worden bepaald door een tip diffractie. 70

71 Bouten PA Probe 15 Degree Beam Notch #1 0 Degree Beam 360 Groove Notch #2 End of Bolt 15 Degree Beam Threads Notch #1 60 Groove Mode Conversions Notch #2 End of Bolt 0 Degree Beam 71

72 Bouten 72

73 Full Coverage Options 73

74 74

75 Composiet delaminatie Delays 75

76 Composiet delaminatie 76

77 Corrosie mapping 77

78 Assen 78

79 Assen 79

80 Assen 80

81 Assen 81

82 Safety first, Safety always Did we determine all risk controls needed to have no harm to people? Risk Assessment Personal Protective Equipment Hierarchy of Control Outstanding Safety Issues? 82

83 Be interested 83