Як занурене у воду обладнання для скануючої акустичної томографії, так і обладнання для скануючої акустичної томографії з водоспадом використовують метод NDT (безконтактний огляд). Вони використовують воду як сполучне середовище для передачі ультразвукових хвиль у перевіряється заготовку. Однак вони суттєво відрізняються за принципом ядра обладнання, структурним дизайном, застосуванням, а також своїми перевагами та недоліками.
Нижче наведено систематичне порівняння двох скануючих акустичних томографів:
Основний принцип
Спосіб зчеплення |
Ультразвукове сканування у воді |
Ультразвукове сканування водоспаду |
Загальна занурювальна муфта. Заготівлю і зонд (або один з них) повністю занурюють у резервуар для води. |
Місцеве зчеплення. Через сопло утворюється стійкий водяний стовп, який служить сполучним мостом між зондом і деталлю. |
|
Шлях звукового променя |
Звукова хвиля поширюється у воді на велику відстань, перш ніж потрапити в заготовку. Звуковий промінь розсіюється у воді. |
Звукова хвиля потрапляє на деталь через дуже короткий або фіксований стовп води. Поширення звукового променя добре контролюється. |
Сканування руху |
Зазвичай заготовка закріплена, а щуп рухається точно по осях X, Y і Z. |
Як правило, для керування розпилювальною головкою (з вбудованим зондом) для сканування над заготовкою, яка може бути нерухомою або рухомою, використовується портальна або роботизована рука. |
Будова і склад
Основні частини |
Ультразвукове сканування у воді |
Ультразвукове сканування водоспаду |
Велика раковина (потрібна система очищення деіонізованої води) Високоточна 3D скануюча рамка Занурювальний зонд і пристосування Кріплення заготовки Циркуляція води, фільтрація, термостат |
Розпилювальна головка (інтегрована з ультразвуковим зондом і насадкою) Портальний або робототехнічний скануючий механізм Автономна система циркуляції води (бак для води, водяний насос, фільтр) Пристрій рециркуляції води (опція) Платформа опори заготовки |
|
Складність системи |
Відносно високий. Це вимагає обслуговування великих резервуарів для води та якості води, а система є громіздкою. |
Відносно низький. Конструкція більш компактна, що усуває потребу у великій занурювальній ємності. |
Гнучкість |
Відносно низький. Розмір заготовки обмежений розміром резервуара для води, що ускладнює заміну заготовки. |
Відносно високий. Теоретично можна відсканувати будь-яку велику заготовку, якщо скануючий механізм покриває область. |
Продуктивність і застосування
Точність виявлення і роздільна здатність |
Ультразвукове сканування у воді |
Ультразвукове сканування водоспаду |
Надзвичайно високий. Завдяки стабільному водному середовищу, точному контролю звукового шляху та легкому фокусуванню (акустична лінза або цифрове фокусування) можна отримати дуже високу роздільну здатність і співвідношення сигнал/шум. |
Високий. Незважаючи на те, що водяний стовп може спричиняти незначні коливання, високої точності все одно можна досягти завдяки гарному дизайну, що робить його широко використовуваним у високопродуктивному виявленні. |
|
Швидкість сканування |
Відносно повільно. Він обмежений швидкістю та прискоренням механічного сканування, а також необхідно враховувати опір води. |
Зазвичай швидше. Механічна конструкція є більш легкою, що забезпечує більше прискорення, що робить його придатним для швидкого сканування на великій площі. |
Придатна заготовка |
Дрібні та середні, складної форми, високоцінні заготовки. |
Заготовки середнього та великого розміру, пластинчасті або просто вигнуті. |
Адаптивність поверхні |
Вимоги до рівності поверхні заготовки є високими, а складні поверхні вимагають тривимірного планування шляху та постійного контролю відстані від води. |
Він має хорошу пристосовуваність до м’яко вигнутих поверхонь і може підтримувати стабільність з’єднаного водяного стовпа за допомогою сервосистеми. Однак він стикається з більшими проблемами, коли має справу зі складними поверхнями зі значними коливаннями висоти. |
вода температура вплив |
Чутливий. Зміни температури води впливають на швидкість звуку та продуктивність зонда. Необхідна система постійної температури. |
Менш чутливий. При невеликому стовпі води і швидкому теплообміні вплив відносно незначний. |
Короткий опис переваг і недоліків
Водозанурювальний тип |
Перевага |
Недолік |
Зв'язок найбільш стабільний, з чудовою постійністю сигналу та повторюваністю. |
Обладнання займає велику площу та вимагає великих витрат на інфраструктуру. |
|
Завдяки найвищій роздільній здатності він особливо підходить для виявлення мікродефектів |
Розмір заготовки обмежений мийкою. |
|
Легко досягти фокусування променя та складного визначення кута (наприклад, S-сканування з фазованою решіткою) |
Технічне обслуговування комплексне (підготовка води, захист від іржі, очищення) |
|
Зонд має тривалий термін служби та працює в м'якому робочому середовищі |
Завантаження та розвантаження матеріалів незручні, а час підготовки до тестування тривалий. |
|
Підходить для автоматичного С-сканування зображень із високою якістю зображення |
Він не підходить для заготовок, які є чутливими до води або вимагають громіздкої подальшої обробки. |
|
Тип водоспаду |
Він має високу гнучкість і здатний виявляти заготовки великого розміру |
Стійкість з’єднання дещо низька, і на водяний стовп може впливати вібрація, потік води та умови поверхні. Труднощі з виявленням вертикальних або похилих поверхонь. Можуть виникнути бризки води, що вимагає захисту та заходів відновлення |
Зонд інтегрований у сопло, що ускладнює обслуговування та заміну. За надзвичайно високих вимог до точності роздільна здатність буде нижчою, ніж у зануреного у воду типу. |
Пропозиції щодо вибору
Необхідно взяти до уваги наступні основні міркування:
• Вибирайте водяний тип у випадках, коли:
Основним завданням є відповідність вимогам до точності виявлення, роздільної здатності та якості зображення (наприклад, дослідження та розробки та повна перевірка цінних компонентів).
Заготівля має помірний розмір і рухлива.
Завдання перевірки здебільшого характеризуються багатоваріантністю, малими партіями та високою складністю.
Є достатня площа лабораторії та бюджет для обслуговування обладнання.
• Виберіть тип водоспаду у випадках, коли:
Деталь завелика або важка для занурення або її важко переміщати.
Потрібна висока пропускна здатність виявлення та швидкість сканування.
Основними об'єктами контролю є плоскі плити, панелі великої кривизни або довгі профілі.
Доступне місце обмежене.
Вищезазначені два типи обладнання скануючої акустичної томографії не є повністю замінними. Сучасні високоякісні системи також мають гібридні конструкції, такі як 'резервуари з частковим зануренням у воду' або 'з'єднання водоспаду', спрямовані на поєднання переваг обох. Тим часом, незалежно від того, чи це занурення у воду чи тип водоспаду, обладнання зосереджується на все більшій кількості поєднаних передових технологій зображення, таких як ультразвукова фазова решітка (PAUT) і метод повного фокусування (TFM), щоб покращити можливості виявлення та ефективність.
