TFM – Kỹ thuật kiểm tra siêu âm thu phát mảng toàn phần – Ưu và nhược điểm

Kỹ thuật kiểm tra siêu âm Full Matrix Capture

Full matrix capture (FMC – Siêu âm thu phát mảng toàn phần) là kỹ thuật thu nhận dữ liệu cho phép thu toàn bộ thông tin phát-nhận giữa các cặp biến tử khác nhau trong cùng một đầu dò siêu âm mảng biến tử.

Dữ liệu thu được sẽ được xử lý trong thời gian thực dựa trên thuật toán hội tụ total focusing method (TFM) qua đó tạo ra hình ảnh được hội tụ trên toàn bộ dữ liệu FMC. Kỹ thuật siêu âm và hội tụ này trong một số trường hợp sẽ tăng độ tin cậy của phép kiểm tra siêu âm, giảm chi phí và tăng độ an toàn cho ngành công nghiệp.

Các kỹ thuật full matrix capture đã được phát triển trong nhiều năm và đang sẵn sàng để áp dụng hạn chế thử nghiệm trong một số lĩnh vực kiểm tra, chờ phê chuẩn, hợp thức hóa  và cũng đang thu hút sự chú ý của nhiều người.

Ưu điểm của FMC

  • Hình ảnh hội tụ toàn phần, trên toàn bộ vùng kiểm tra
  • Nhạy với các khuyết tật nhỏ
  • Độ phân giải cao
  • Tỉ lệ tín hiệu/nhiễu có thể tương đương với PAUT.
  • Phân tích tín hiệu thời gian thực
  • Dễ giải đoán, thu dữ liệu không cần hiệu chuẩn
  • Có thể hiển thị hình ảnh mối hàn (B-scan, C-scan và D-scan display)
  • Khi hiệu chuẩn, chỉ thay đổi độ nhạy trên toàn bộ vùng kiểm tra.
  • Hoạt động được với vật thể có hình dáng phức tạp
  • Có thể kết hợp với PAUT/TFM khi kiểm tra
  • Khả năng thu phát tandem dễ dàng do cơ chế phát/thu, do vậy dễ phát hiện các khuyết tật không ngấu vách hay khuyết tật bề mặt
  • Sử dụng cơ chế thu phát sóng dọc, do vậy khả năng đâm xuyên trong các vật liệu suy giảm âm cao tốt hơn

Nhược điểm của FMC

Một bất lợi quan trọng của cách tiếp cận điểm anh ba chiều trong thực tế hiện tại là khái niệm về hướng truyền sóng siêu âm không còn nữa. Hướng truyền sóng là khái niệm quan trọng trong thử nghiệm không phá hủy (NDT) vì nó tác động mạnh đến sự tương tác giữa bất liên tục và chùm siêu âm. Theo đó, góc tới là một thành phần quan trọng của kế hoạch quét và làm cơ sở cho việc tuân thủ các yêu cầu của tiêu chuẩn kiểm tra NDT như trong “ASME cho nồi hơi và bình chịu áp lực — phần V: Đánh giá không phá hủy”. Lưu ý rằng tất cả các tiêu chuẩn hướng đến hình ảnh siêu âm mảng pha truyền thống (PAUT), và đặc biệt tham chiếu về A-Scan theo các hướng cụ thể. Không có xung A-Scan khi xây dựng hình ảnh theo FMC, do đó, rất khó để tích hợp phương thức điểm ảnh ba chiều hay FMC vào các cách thức kiểm tra NDT hiện có mà vẫn đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn.

Một bất lợi nữa của phương pháp điểm ảnh ba chiều hay FMC là trong hầu hết các ứng dụng kiểm tra, cần ưu tiên độ phân giải dọc theo hướng truyền âm và sử dụng độ phân giải thấp hơn theo hướng ngang. Trong FMC, không thể kết hợp độ phân giải theo hướng truyền sóng như vậy do cách tiếp cận vô hướng. Do đó, độ phân giải có thể không đủ hoặc phải sử dụng máy tính xử lý mạnh quá mức cần thiết để đạt được độ phân giải cao trong toàn bộ khối hình ảnh.

Ngoài ra phương pháp FMC, voxel hay điểm ảnh 3 chiều không thể xác định được giới hạn các vùng của khối hình ảnh mà ở đó khả năng phản hồi của tín hiệu là sử dụng được, do đó sức mạnh xử lý TFM có thể bị lãng phí khi thực hiện tính toán hình ảnh cho các khu vực này. Kết quả cố gắng để xử lý hình ảnh không khả thi như vậy có thể gây hiểu nhầm cho người dùng và làm sai lệch kết quả kiểm tra.

Do đó, khi kiểm tra TFM, vần cần một giải pháp phục hồi thông tin góc như siêu âm truyền thống hay PAUT, qua đó quay lại các tính toán hướng truyền âm và dữ liệu A-Scan. Khi sử dụng TFM kết hợp với các phương pháp siêu âm có định hướng khác như siêu âm mảng pha (PAUT) sẽ đảm bảo sự tuân thủ với các tiêu chuẩn NDT hiện có và cũng sẽ giảm tải xử lý tín hiệu và tài nguyên máy tính cần thiết.