Unsere Phase Coherence Imaging (PCI) Technologie ist in jedes Modell des OmniScan X4 Prüfgeräts integriert und ermöglicht eine klare Darstellung von Fehlern, die bisher nur schwer zu erkennen waren, wie z. B. Hakenfehler, Hakenrisse und feine Spannungsrisskorrosion.

PCI wurde in einem kostenlosen Update der MXU-Software (5.13) eingeführt und war zunächst nur auf dem OmniScan X3 64 Prüfgerät verfügbar. Nur das Modell X3 64 verfügte über die erforderliche Verarbeitungskapazität, um die komplexen Sendemodulierungen und Algorithmen für die Erzeugung von PCI zu verarbeiten. Jetzt jedoch verfügt die gesamte OmniScan X4 Serie über die Leistung, PCI mit beispielloser Empfindlichkeit für kleine Fehler zu erzeugen.

Funktionsweise von PCI und Unterschiede von PCI zu anderen Ultraschallprüftechniken

PCI ist eine amplitudenfreie Technik. Die Signalverarbeitung basiert hier ausschließlich auf der Phaseninformation der rohen A-Bilder, die das TFM-Bild erzeugen.

So funktioniert PCI:

• Zuerst werden die erfassten A-Bilder normalisiert.
• Dann wird die Phasenverteilung jedes A-Bilds mit jeder Position im TFM-Bild verglichen.
• Je höher der Kohärenzgrad zwischen den A-Bildern an einer bestimmten Position ist, desto stärker ist das Signalecho für diese Position (maximal 100 %).
• Erfasste Signale von Reflexionen und Wellenbeugungen von Fehlern führen zu einem kohärenten Echo und Signale von hochfrequentem Hintergrundrauschen führen zu einem inkohärenten Echo. Dies erleichtert die Identifizierung von Fehlern, insbesondere von kleinen Fehlern in schallstreuenden oder -dämpfenden Materialien.

PCI hat in unseren Tests gezeigt, dass so hervorragende Ergebnisse für viele anspruchsvolle Anwendungen und verbesserte Ergebnisse für häufige Anwendungen, wie Schweißnahtprüfungen, ermittelt werden. Im Folgendem sind 5 Vorteile genannt, die diese neue Prüftechnik so leistungsfähig machen.

1. Live-2D-Bilder mit Signalphaseninformation

Anwender der Ultraschallprüfung (UT) sind möglicherweise mit der Nutzung der Signalphaseninformation zur Identifizierung und Größenbestimmung von Fehlern mit Techniken wie der Laufzeitbeugung (TOFD) vertraut. Diese Techniken sind effektiv zur Erkennung von Fehlern, die sehr klein oder in einer Ausrichtung sind, die schlechte Echos mit der Phased-Array-Technik (PA) erzeugt.

Allerdings hat TOFD zwei wesentliche Nachteile:

• Es ist unmöglich, einen Fehler auf der Index-Achse zu lokalisieren, ohne mehrere Index-Positionen zu prüfen.
• Die Amplitude wird dennoch benötigt, um die Phasenänderungen zu identifizieren, um die Fehlergröße zu bemessen.

PCI ist eine leistungsstarke Technik zur Erkennung von Fehlern, die schlecht ausgerichtet oder sehr klein sind, wie z. B. Wasserstoffversprödung bei hohen Temperaturen, und sie umgeht zudem die mit TOFD verbundenen Probleme. Da TFM die volumetrischen Daten erfasst, können die Fehler in allen Richtungen lokalisiert und bemessen werden. Das endgültige Bild im PCI-Modus ist auch völlig unabhängig von der Amplitude.

Dies erleichtert die Analyse und die Prüfung mehrerer Index-Punkte wird überflüssig. Und da PCI auf dem OmniScan X4 Prüfgerät ein Live-Bild generiert, sind die ganzen Rohbilddaten für die Bildverarbeitung nach der Erfassung nicht erforderlich.

2. Keine Signalsättigung

Eine der Herausforderungen bei amplitudenbasierten Techniken ist die Signalsättigung. Trotz Justierungen und Verstärkungseinstellungen beim Konfigurieren kann es immer noch sein, dass bestimmte Reflektoren das Signal sättigen. Dies kann an ihrer Größe, Art oder Ausrichtung im Vergleich zu einer Querbohrung in einem Justierblock oder einem anderen bekannten Reflektor liegen.

Da PCI auf der Varianz der statistischen Verteilung der rohen A-Bilder für einen bestimmten Punkt im Bild basiert, kann das Kohärenzniveau 100 % nicht überschreiten. Selbst wenn das Signal der A-Rohbilder gesättigt ist, hat dies keinen Einfluss auf die endgültigen PCI-Daten, da nur die Phaseninformationen berücksichtigt werden und zugänglich sind.

Dies erleichtert und beschleunigt die Prüfvorbereitung, da die Prüfqualität weniger von der Konfiguration abhängig ist. Nachdem die Wellengruppen ausgewählt und die Spannung auf 160 Vpp (Spitze-zu-Spitze-Spannung) eingestellt wurde, ist alles funktionsbereit.

3. Keine Voreinstellung der Verstärkung auf einen bekannten Reflektor

PCI ist eine komplett amplitudenfreie Technik. D. h. der Konfigurationsschritt, bei dem Sie einen bekannten Reflektor in einem Justierblock zur Verstärkungseinstellung verwenden, wird überflüssig. Bei der Auswahl des Phase Coherence Modus unter den Konfigurationsparametern des OmniScan X4 sehen Sie, dass die Verstärkungseinstellung blockiert ist, da die Amplitude für die endgültigen PCI-Daten nicht berücksichtigt wird.

Da keine Verstärkungseinstellung erforderlich ist, wird der Zeit- und Arbeitsaufwand für die Erstellung einer Konfiguration zur Erzeugung eines qualitativ hochwertigen Bildes erheblich reduziert. Eine erneute Einstellung der Verstärkung zwischen den Bildern basierend auf den erkannten Reflektorarten ist ebenfalls nicht mehr erforderlich. Dadurch wird die Notwendigkeit reduziert, TFM-Prüfungen zu wiederholen, um sicherzustellen, dass die Daten gültig sind.

Die Genauigkeit der Fehlergrößenbestimmung einer PCI-Konfiguration kann validiert werden, jedoch mit einer Kerbprobe. Unter Verwendung des Maximums des Echos der Wellenbeugung von der Kerbe kann die Fehlerhöhe mit den Cursors gemessen werden.

4. Konsistentere Ergebnisse und einfachere Größenbestimmung

Da PCI-Konfigurationen mit weniger Parametern, die der Prüfer konfigurieren muss, einfacher und schneller zu erstellen sind, ermöglicht die Technik eine bessere Konsistenz zwischen Prüfungen und unterschiedlichen Prüfern. Da es unmöglich ist, das Signal während des Prüfens zu sättigen und da die Verstärkung keinen Einfluss auf das Signal hat, gibt es weniger Manipulationen, die das Ergebnis während der Analyse verändern könnten.

Um die Größe eines Fehlers zu bestimmen, muss der Prüfer nur die Endpunkte der Wellenbeugung finden und den Cursor auf das Maximum dieser Endpunkte setzen. Diese resultierenden Messwerte liefern die Größe des Fehlers und es müssen keine Einstellungen vor jeder Größenbestimmung erfolgen. Der Prozess wird beschleunigt und einfacher.

Bei der Verwendung des gleichen Sensors, bleibt die Fehlergröße in jedem Bild gleich.

5. Weniger Gruppen erforderlich für die gleiche Abdeckung des Prüfbereichs

Die AIM-Funktion (Acoustic Influence Map) im Prüfplan kann weiterhin mit PCI verwendet werden. Der Vorteil von PCI gegenüber der konventionellen TFM besteht darin, dass die von der AIM angezeigten Variationen der Signalamplitude irrelevant sind. Wenn AIM die Signalamplitude im Prüfteil anzeigt, liefert PCI gute Ergebnisse, auch wenn die zurückgesendete Amplitude niedrig ist.

Dies ist ein Nebeneffekt der amplitudenfreien PCI-Technik. Die Kohärenz kann auch bei schwacher Amplitude ausgewertet werden, da das Signal vor der Auswertung der Phase normiert wird. Noch wichtiger ist, dass die Position eines Fehlers im TFM-Bereich weniger Einfluss auf diese Signalkohärenz hat als die Amplitude.

Wellenbeugungen können mit normaler TFM oder Phased-Array im Hintergrundrauschen oft verloren gehen. PCI hingegen hebt diese Wellenbeugungen hervor, sodass sie auch dann sichtbar werden, wenn sie mit konventioneller TFM oder PA nicht erkennbar sind.

All diese Faktoren führen dazu, dass weniger Gruppen für die gleiche Abdeckung der Prüfbereiche erforderlich sind.

Da PCI keine amplitudenbasierte Technik ist, müssen Sie Ihre Vorgehensweise bei der Auswahl Ihrer Konfigurationsparameter ändern. Sie unterscheidet sich von den anderen UT-Methoden, die Sie gewöhnt sind. Lesen Sie unsere hilfreiche Einführung in die PCI-Prüftechnik mit unseren Tipps oder lesen Sie unser FAQ über PCI, oder kontaktieren Sie Ihren zuständigen Evident Industrial Vertreter, um eine Vorführung zu vereinbaren.

Der Blogartikel wurde ursprünglich am 21. Juli 2022 veröffentlicht und am 24. Oktober 2024 aktualisiert.

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