التراسونیک آرایه فازی یا Phased Array (PA) یکی ازجدیدیترین و پیشرفته‌ترین روش انجام بازرسی غیرمخرب می‌باشد. تکنولوژی التراسونیک آرایه‌های فازی (چیدمان‌های فازی) از رشته پزشکی به بخش صنعت وارد شد. در سال ۱۹۵۹ تام براون از موسسه Kelvin and Hughes با باریک کردن کریستال‌ها و قرار دادن ۴ عدد کریستال در کنار یکدیگر از اختلاف زمانی تحریک کریستال‌ها استفاده کرد که بعدها اساس کار Phased Array گردید. مزیت کار تام براون استفاده از تداخل امواج هم فاز در ناحیه تحت بازرسی بود. در سال ۱۹۶۸ دانشمندی به نام جان سی سامرتعداد کریستال‌ها را به ۵۱۲ عدد افزایش داد و هر کدام از این کریستال‌ها را جداگانه به دستگاه وصل و سپس با اختلاف زمانی مشخص تحریک کرد.
اساس کار:
یکی از جدیدترین متدهای بازرسی التراسونیک، بازرسی به روش Phased Array می‌باشد. در این سیستم چندین پیزوالکتریک در کنار یکدیگر ارسال و دریافت امواج را به طور همزمان انجام می‌دهند و با کمک پردازنده‌های قوی، تحولی در تست‌های غیرمخرب بوجود آورده است. در این روش همچون روش معمولی التراسونیک از امواج فراصوتی جهت تشخیص و بررسی عیوب استفاده می‌شود با این تفاوت که در این روش پراب‌های چند المانه جایگزین پراب‌های تک المانه گردیده وضمن کاهش زمان بازرسی از اسکن الکترونیکی به جای اسکن مکانیکی استفاده می‌شود. در حقیقت، سیستم تست آرایه فازی التراسونیک از پروب‌های چند المانه که به صورت جداگانه تحت کنترل کامپیوتر عمل می‌کنند، بهره می‌گیرد. با برانگیخته کردن هر المان به صورت کنترل شد می‌تواند یک پرتو متمرکز فراصوت را تولید کند که توسط نرم افزار تعبیه شده، این پرتوها را به محل مورد نظر هدایت می‌شوند. نمای دو یا سه بعدی تصاویر روی مانیتور اندازه و مکان دقیق نقص و عیوب جوش را نشان می‌دهد.
دستگاه التراسونیک آرایه فازی می‌تواند دارای ۱۶ تا ۱۲۸ کانال التراسونیک باشد (۲ کانال در دستگاه التراسونیک معمولی). اجزای تست التراسونیک آرایه فازی شامل: صفحه‌نمایش، سخت افزار التراسونیک، سخت افزار کامپیوتر و پراب یا ترنسدیوسر مخصوص این روش است .
اکثر بازرسی‌های معمول در تست التراسونیک از پروب‌های تک کریستالی با پرتوهای واگرا استفاده می‌کنند. میدان التراسونیک در امتداد یک محور آکوستیک با یک زاویه انکسار منتشر می‌شود. واگرایی این پرتو التراسونیک است که امکان تشخیص و اندازه‌گیری ترک‌های کوچک دارای جهت‌های متفاوت را ایجاد می‌کند.ویژگی اصلی تست التراسونیک آرایه فازی، تحریک تحت کنترل کامپیوتر (دامنه و تأخیر) کریستالهای منفرد در یک پروب چند عنصری است. تحریک کریستالهای پیزوکامپوزیت می‌تواند پرتو متمرکز التراسونیک با امکان تغییر پارامترهای پرتو مانند زاویه، فاصله کانونی و اندازه نقطه کانونی از طریق نرم‌افزار ایجاد کند.
دستگاه آلتراسونیک پیشرفته مطابق همان اصول اساسی تست اولتراسونیک کار می‌کند، جایی که امواج صوتی با فرکانس بالا به داخل ماده منتقل می‌شوند. تعامل این امواج صوتی با ویژگی‌های داخلی ماده مانند عیب‌ها یا ناپیوستگی‌ها – باعث ایجاد بازتاب‌هایی می‌شود که شناسایی و تحلیل می‌شوند. با این حال، PAUT با استفاده از چندین کریستال یا المنت پراب اولتراسونیک که می‌توانند به صورت جداگانه یا همزمان ارسال و دریافت امواج فراصوتی داشته باشد و کنترل شوند، چند گام فراتر از دستگاهای عیب یاب سنتی می‌رود.
یک پراب فیز اری شامل چندین کریستال پیزوالکتریک کوچک است که در یک چیدمان خاص قرار گرفته‌اند. به هر کریستال پروب می‌توان به صورت جداگانه پالس الکتریکی ارسال شود و زمان‌بندی آن کنترل شود، که امکان هدایت پرتو اولتراسونیک را فراهم می‌کند. این فرآیند که به هدایت پرتو معروف است، به امواج اولتراسونیک اجازه می‌دهد تا بدون حرکت فیزیکی پروب به صورت الکترونیکی زاویه‌دار شود. امواج می‌تواند از طریق یک دامنه زاویه‌ای جاروب شود و پوشش کاملتری را برای تست فراهم کند.
علاوه بر هدایت امواج، تکنیک فازی امکان فوکوس دینامیک پرتو اولتراسونیک را نیز فراهم می‌کند. با تنظیم زمان‌بندی پالس‌های ارسالی به هر عنصر مبدل، نقطه فوکوس پرتو می‌تواند دستکاری شود. این قابلیت امکان وضوح و شناسایی بهتر عیوب در اعماق مختلف ماده را فراهم می‌کند.
علاوه بر هدایت امواج آلتراسونیک، تکنیک فازی امکان فوکوس دینامیک امواج اولتراسونیک را نیز فراهم می‌کند. با تنظیم زمان‌بندی پالس‌های الکتریکی ارسالی به هر کریستال پراب، نقطه فوکوس پرتو می‌تواند دستکاری شود. این قابلیت امکان وضوح و شناسایی بهتر عیب‌ها در اعماق مختلف ماده را فراهم می‌کند.
در نهایت سیستم‌های PAUT داده‌های دریافت شده از بازتاب‌های امواج اولتراسونیک را جمع‌آوری و پردازش می‌کند. الگوریتم‌ها و نرم‌افزارهای پیشرفته برای ساخت تصاویر دقیق از ساختار داخلی ماده آزمایش‌شده به کار می‌روند. این تصاویر، که اغلب به صورت لحظه‌ای نمایش داده می‌شوند، دید واضح و جامعی از هر گونه عیب یا نقص موجود فراهم می‌کنند.
تجهیزات:
یک سیستم PAUT شامل چندین مؤلفه کلیدی است که با همکاری هم دستگاه تست فیز اری را تشکیل می‌دهند.
۱- پراب فیزاری: پراب فیز اری یا ترانسدیوسر، قلب سیستم PAUT است. این آرایه شامل چندین کریستال پیزوالکتریک کوچک است که در یک پیکربندی خطی یا ماتریسی قرار گرفته‌اند. هر کریستال می‌تواند به صورت جداگانه پالس شود و زمان‌بندی آن تنظیم شود، که امکان هدایت و فوکوس پرتو را فراهم می‌کند.
۲- پالسر و رسیور: واحد پالسر و رسیور پالس‌های الکتریکی را که کریستالهای پروب را تحریک می‌کند، تولید و سیگنال‌های اولتراسونیک بازگشتی را دریافت می‌کند. این دستگاه نقش حیاتی در تعیین زمان‌بندی و توالی پالس‌ها دارد.
۳- سیستم جمع‌آوری داده‌ها: سیستم جمع‌آوری داده‌ها سیگنال‌های دریافتی توسط پراب را ضبط و پردازش می‌کند تا تصاویر ساختار داخلی ماده آزمایش‌شده را ایجاد کند. الگوریتم‌های پیشرفته برای تفسیر داده‌ها و تولید تصویرهای دقیق به کار می‌روند.
۴- واحد نمایش: واحد نمایش داده‌های پردازش‌شده را به صورت تصاویر و سایر نمایش‌های بصری ارائه می‌دهد. سیستم‌های مدرن PAUT اغلب دارای نمایشگرهای با وضوح بالا هستند که تصویرسازی لحظه‌ای فراهم می‌کنند و به اتخاذ تصمیمات فوری کمک می‌کنند.
۵- نرم‌افزار: نرم‌افزار پیشرفته بخش جدایی‌ناپذیر سیستم‌های PAUT است که امکان کنترل آرایه پراب، پردازش داده‌ها و تولید تصاویر را فراهم می‌کند. نرم‌افزار همچنین ابزارهایی برای تحلیل و تفسیر داده‌های بازرسی فراهم می‌کند.
۶- کالیبراسیون و تنظیم: کالیبراسیون و تنظیم صحیح سیستم PAUT برای بازرسی‌های دقیق و قابل اعتماد ضروری است. کالیبراسیون شامل تنظیم سیستم برای جبران عوامل مختلف مانند خواص مواد، ویژگی‌های پراب و پارامترهای بازرسی است. تنظیم شامل موقعیت‌دهی صحیح پروب و پیکربندی سیستم برای انجام بازرسی مورد نظر است.
مزایا:
- ﻧﻤﺎﻳﺶ ﺳﻪ ﺗﺼﻮﻳﺮ Top View, Side View ﻭ End View ﺍﺯ ﻋﻴﺐ
- کاهش زمان و افزایش سرعت بازرسی
- پوشش بازرسی بیشترشروع بازرسی بلافاصله پس از انجام جوشکاری
- در اختیار داشتن یک سند دائمی از کلیه مراحل بازرسی و اسکن
- ﺍﻣﻜﺎﻥ ﺑﺮﺭﺳﻲ ﺩﻗﻴﻖ ﻋﻤﻖ ﻭ ﺍﻧﺪﺍﺯﻩ ﻧﺎﭘﻴﻮﺳﺘﮕﻲ
- ﺍﻓﺰﺍﻳﺶ ﺿﺮﻳﺐ ﺍﻃﻤﻴﻨﺎﻥ ﺑﺎﺯﺭﺳﻲ
- ﻛﺎﻫﺶ ﺣﺮﻛﺖ ﻣﻜﺎﻧﻴﻜﻲ ﭘﺮﺍﺏ ﺩﺭ ﺑﺎﺯﺭﺳی ﻗﻄﻌﺎﺕ ﺑﺎ ﺣﺠﻢ ﺑﺎﻻ
- عدم نیاز به تمهیدات ایمنی
- بهبود تفسیر داده‌ها
- عدم نیاز به ﺩﺳﺘﺮﺳﻲ ﺑﻪ ﺩﻭ ﻃﺮﻑ ﻗﻄﻌﻪ
- ﺍﻣﻜﺎﻥ ﺑﺎﺯﺭس ﻗﻄﻌﺎﺕ ﺿﺨﻴﻢ
معایب:
- قابلیت استفاده از تست ﻓﻘﻂ ﺑﺮﺍﻱ ﻣﻮﺍﺩﻱ با ﺍﻣﻜﺎﻥ ﻋﺒﻮﺭ ﺻﻮﺕ
- قابلیت استفاده برای قطعات ﺑﺎ ﺟﻮﺵ ﺷﻴﺎﺭی و ﺿﺨﺎﻣﺖ ﺑﻴﺸﺘﺮ ﺍﺯ ۶ ﻣﻴﻠﻲ ﻣﺘﺮ
- نیاز به مهارت بالای اپراتور
- پیچیدگی و هزینه بالا
- تاثیر خواص و ساختار مواد مورد آزمایش بر نتیجه بازرسی
- امکان خطا در سطوح خشن یا نامنظم به دلیل وجود کوپلینگ (ماده بین پراب و ماده آزمایش‌شده)
کاربردها:
- بازرسی لوله‌ها
- بازرسی مواد کامپوزیت
- بازرسی قطعات آهنگری شده
- بازرسی جوش
- آزمون جوش لب به لب
- بازرسی نازل
- بازرسی نرک خوردگی ناشی از هیدروژن
- بازرسی قطعات پیچیده مثل راکتور- توربین
- صنعت هوافضا
- صنعت نیروگاهی
نظرات بسته شده است.