AIM was good now even better! Learn 3 ways to take better advantage of the sound pressure effect map in the MXU 5.10 . software

Kể từ khi công cụ mô hình Bản đồ Ảnh hưởng âm (AIM) được giới thiệu cùng với sự ra mắt của OmniScan™ X3, nó đã trở thành một công cụ hỗ trợ không thể thiếu cho việc thiết kế kế hoạch quét cho Phương pháp lấy nét tổng thể (TFM). AIM cung cấp thông tin về phạm vi phủ và cường độ âm áp của tín hiệu TFM cho các bộ sóng khác nhau, cho phép bạn lên kế hoạch quét để tối đa hóa xác suất phát hiện (POD).

Với bản phát hành MXU 5.10, bạn sẽ được hưởng lợi từ ba nâng cấp lớn đối với AIM nhằm nâng cao hơn nữa khả năng và tính dễ sử dụng của công cụ kế hoạch quét trên OmniScan X3 và X3 64 .

1 Hỗ trợ cho Hình học kiểm tra 3D

Trước đây, AIM chỉ hỗ trợ các đầu dò tuyến tính mà vùng kiểm tra TFM nằm ngay bên dưới trục chính của các biến tử. Giờ đây với bản cập nhật MXU 5.10, AIM hỗ trợ các đầu dò Dual Linear Array™ (DLA) và Dual Matrix Array™ (DMA) cho các dạng hình học có đường kính ngoài phẳng, đường kính ngoài theo chu vi (COD) và đường kính ngoài dọc trục (AOD). Sự thay đổi này có được do bởi một cuộc đại tu lớn đối với tính năng mô hình hóa AIM.

Mô hình AIM được cập nhật và cung cấp kết quả tương tự như các phần mềm mô phỏng âm học thương mại khác. Ví dụ: so sánh các hình ảnh dưới đây được tạo ra bởi mô hình AIM mới cập nhật và bản đồ độ nhạy thu được từ CIVA 2021 (được phát triển bởi CEA LIST) cho bộ sóng LL TFM trên AOD.

Đối với trường hợp này, cấu hình bao gồm một đầu dò 4DM16X2SM-A27 và một nêm SA27-DN55L-FD25-IHC-AOD10.75 trên một đường ống có kích thước 10,75 in. OD (273,05mm). Như bạn có thể thấy, mô hình AIM mới và mô hình trên CIVA 2021 cung cấp các bản đồ gần giống hệt nhau cho đầu dò DMA trên AOD.

2 Cải thiện độ chính xác trong trường gần của đầu dò

Lợi ích thứ hai của mô hình AIM cải tiến là độ chính xác mô phỏng tốt hơn trong trường gần của đầu dò. Vì độ chính xác được cải thiện rõ ràng hơn khi kiểm tra tiếp xúc, nên một đầu dò tiếp xúc biến tử đơn đã được sử dụng để chuẩn bị cho các hình ảnh ví dụ bên dưới. Kích thước của phần tử là 1 mm × 10 mm và tần số trung tâm là 5 MHz.

Những hình ảnh này cho thấy phản ứng trường gần của biến tử đơn lẻ của các mô hình AIM trước đó và các cải tiến so với mô hình số Rayleigh chính xác. Mô hình Rayleigh chính xác được xây dựng bằng cách tổng hợp các đóng góp từ 100.000 nguồn điểm phân bố đồng đều trên bề mặt của biến tử đơn lẻ.

Lưu ý sự giống nhau giữa mô hình AIM cải tiến và mô hình Rayleigh ngay cả ở khoảng cách quan sát 1 mm (0,04 in.) từ bề mặt biến tử. Ngược lại, mô hình AIM trước đây có dao động trong trường gần, điều này có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của mô phỏng ở chế độ tiếp xúc trong vùng trường gần.

3 Chỉ số độ nhạy được tiêu chuẩn hóa

Trước bản MXU 5.10, chỉ số độ nhạy của AIM ở các đơn vị tỷ lệ tùy ý chỉ có thể được sử dụng để so sánh độ nhạy tương đối giữa các bộ sóng khác nhau. Bây giờ, chúng tôi đã thay đổi tỷ lệ chỉ số độ nhạy để cung cấp cách diễn giải trực quan hơn về độ nhạy của kế hoạch quét. Trong phần tiếp theo, bạn có thể tìm hiểu về các tính toán mà phần mềm MXU thực hiện để tạo chỉ số độ nhạy cho mỗi bản đồ AIM. Tuy nhiên, sau đó, bạn sẽ tìm thấy một số ví dụ cụ thể hướng dẫn bạn cách diễn giải chỉ số độ nhạy chuẩn hóa và áp dụng nó vào thực tế.

Tính toán mức tối đa theo lý thuyết của chỉ số độ nhạy AIM

Chỉ số độ nhạy tương ứng với giá trị biên độ tối đa trong bản đồ AIM. Đối với mỗi pixel, biên độ được xác định bởi 3 thành phần (phản hồi khi phát, phản hồi thu về và hệ số tán xạ):

• N là số biến tử phát và USA là số biến tử thu.
• BILLION_i là phản hồi phát từ biến tử thứ i. Giá trị lớn nhất là 1 thể hiện khả năng truyền tải hoàn hảo. Nói cách khác, cường độ truyền tại pixel có cùng giá trị với cường độ tại bề mặt của biến tử phát.
• R_j phản hồi thu từ biến tử thu thứ j. Giá trị lớn nhất là 1 thể hiện khả năng tiếp nhận hoàn hảo. Nói cách khác, cường độ phân tán hoàn hảo khi nhận được ở mặt của biến tử nhận.
• α_ij biểu diễn hệ số tán xạ từ biến tử phát thứ i đến biến tử nhận thứ j. Giá trị lớn nhất là 1 thể hiện sự tán xạ hoàn hảo. Nói cách khác, cường độ tới tại pixel bị phân tán hoàn hảo vào hướng thu.

Phương trình (1) cho thấy giá trị lý thuyết lớn nhất của độ nhạy là NM nếu có N biến tử phát và M biến tử thu. Tuy nhiên, giá trị này sẽ không đạt được trong các cấu hình thiết lập TFM điển hình.

Sự khác biệt về chỉ số độ nhạy đối với các bề mặt bất liên tục phẳng và khối cầu

Giống như các phiên bản trước của AIM, AIM trong MXU 5.10 hỗ trợ mặt phản xạ “hình cầu” và “mặt phẳng”. Trong mô hình AIM được cập nhật, tán xạ hình cầu được coi là tán xạ điểm lý tưởng trong đó cường độ tới tại điểm ảnh được phân tán hoàn hảo theo hướng nhận. Nói cách khác, α_ij có giá trị là 1 cho tất cả các tổ hợp phát và thu.

Tán xạ phẳng trong AIM được mô phỏng như một lỗ hổng hình tròn có đường kính 3 mm. Hệ số tán xạ α_ij là một hàm phức của tần số cũng như các vectơ pháp tuyến, tia tới, phản xạ và quan sát trong không gian 3 chiều. Đây là một bản vẽ giản đồ hiển thị các vectơ này:

Đối với lỗ hổng hình tròn, góc phản xạ θ_r sẽ bằng góc tới θ_i nếu không có chuyển đổi chế độ ở bề mặt của tán xạ định hướng. Lưu ý rằng vectơ quan sát có thể không nằm trên mặt phẳng tạo bởi các vectơ pháp tuyến, tới và phản xạ.

Đối với loại tán xạ này, giá trị α_ij lớn nhất là 1 đạt được nếu các vectơ tới, phản xạ và quan sát đều trùng với vectơ pháp tuyến. Đây sẽ là trường hợp trong chế độ xung dội âm nếu chùm phát và thu hoàn toàn vuông góc với định hướng lỗ hổng. Vì giá trị của α_ij là 1 đối với chỉ một tập hợp con đặc biệt của các kết hợp Tx / Rx, nói chung, chỉ số độ nhạy của bản đồ AIM đối với tán xạ phẳng sẽ thấp hơn chỉ số nhạy tương ứng đối với tán xạ hình cầu lý tưởng.

Cách diễn giải và so sánh chỉ số độ nhạy chuẩn hóa của AIM

Ví dụ về bản đồ AIM và chỉ số độ nhạy của chúng cho ba cấu hình khác nhau sử dụng cùng một đầu dò 5L32-A32 được cung cấp trong phần này. Bên dưới mỗi ví dụ, bạn sẽ tìm thấy giải thích về cách diễn giải chúng.

Đối với cấu hình đầu tiên, đầu dò được sử dụng ở chế độ LL tiếp xúc, bản đồ AIM tương ứng cho bất liên tục dạng hình cầu được hiển thị ở đây:

Đối với cấu hình này, chỉ số độ nhạy chuẩn hóa là 19,91 mặc dù giá trị tối đa lý thuyết là 1024 (32 phần tử phát và 32 phần tử nhận). Sự sai lệch so với giá trị cực đại chủ yếu là do hướng của biến tử và sự lan truyền chùm tia hình học.

Đối với cấu hình thứ hai, đầu dò được kết hợp với nêm SA32LS-N55S-Nhóm D và được sử dụng ở chế độ TT cho hình học COD. Đường kính ngoài của ống là 10,75 in. (273,05 mm). Bản đồ AIM tương ứng cho một mặt phản xạ hình cầu được hiển thị ở đây:

Trong bản đồ AIM này, bạn sẽ nhận thấy rằng có một số pixel màu đen gần bề mặt OD ngay phía trước hình nêm. Các pixel màu đen này chỉ ra ít nhất một đường truyền âm không thể được theo dõi từ một biến tử đến pixel do các ranh giới vật lý của nêm. Lưu ý rằng chỉ số độ nhạy hiện tại là 1,25 cho thấy cần tăng thêm 24 dB để có cùng mức biên độ bất liên tục dự kiến ​​như cấu hình đầu dò tiếp xúc trực tiếp trước đó. Chỉ số độ nhạy giảm phần lớn là do sự lan truyền chùm tia hình học tăng lên và hệ số khúc xạ phức tạp tại giao diện nêm / vật liệu.

Cấu hình thứ ba giống với cấu hình thứ hai, nhưng bản đồ AIM này dành cho mặt phản xạ phẳng:

Góc mặt phản xạ được đặt thành 27^° nên pháp tuyến của bất liên tục chủ yếu là vuông góc với hướng lan truyền của chùm tia chính. Ngay cả với định hướng tối ưu tới bất liên tục, chỉ số độ nhạy cho bộ tán xạ cho mặt phẳng chỉ là 0,44. Chỉ số độ nhạy thấp hơn mức 1,25 của bản đồ trước vì độ vuông góc hoàn hảo giữa bề mặt khuyết tật và hướng truyền chùm tia không thể đạt được đối với tất cả các tổ hợp biến tử phát và thu.

Bạn có thể truy cập trang Tải xuống phần mềm của chúng tôi để cập nhật lên MXU 5.10 và bắt đầu khám phá các nâng cấp AIM mới này.