Überblick

Das in der OmniScan™ Onboard-Software Version 6.3 eingeführte TFM Grid Verification Tool vereinfacht die experimentelle Überprüfung der erforderlichen und optimalen Rasterauflösung für Ihre Total Focusing Method (TFM)-Inspektionen. Diese Funktion bietet zusätzliche Unterstützung für die Einhaltung von ISO 23865:2021 und ASME BPVC 2023 Abschnitt V.

Hintergrund und Anforderungen der Regelwerke

Die räumliche Auflösung eines TFM-Bildes – definiert durch den Abstand zwischen benachbarten Pixeln oder die Anzahl der Pixel pro Millimeter – muss fein genug sein, um Amplitudenschwankungen eines Reflektors innerhalb einer akzeptablen Toleranz zu halten, wenn sich die Position der Sonde geringfügig verschiebt. Durch die Beibehaltung einer gleichbleibenden Empfindlichkeit wird sichergestellt, dass kleine Reflektoren nicht übersehen werden und die Größenbestimmung während der gesamten Inspektion präzise bleibt.

Die maximale Amplitudenvariation für einen bestimmten Reflektor bei einer spezifischen Gitterauflösung wird durch den TFM-Amplitudentreue-Indikator (ASME – BPVC 2023 Section V) oder den Amplitudenstabilitäts-Indikator (ISO 23865:2021) ausgedrückt, wie folgt definiert:

wobei A_{_min} und A_{_max} die minimalen und maximalen gemessenen Amplituden für denselben Reflektor bei einer festen Gitterauflösung sind.

Die Amplitudentreue (oder -stabilität) wird hauptsächlich beeinflusst durch:

• TFM-Gitterauflösung
• TFM-Eingangssignal (HF oder Hüllkurve)
• Sondencharakteristika (Mittenfrequenz, Bandbreite)
• Materialeigenschaften (Wellengeschwindigkeit)

Sowohl die ISO- als auch die ASME-Normen schreiben vor, dass die Amplitudenabweichung nicht überschreiten darf 2 dB.

Überprüfung der Amplitudentreue und der TFM-Gitterauflösung

ASME BPVC 2023 Section V erlaubt die Überprüfung der Amplitudentreue durch Berechnung oder experimentelle Validierung. ISO 23865:2021 empfiehlt die experimentelle Überprüfung und schreibt vor, dass die Ergebnisse in Inspektionsberichte aufgenommen werden müssen.

OmniScan X3 und X4 haben zuvor einen berechneten Amplituden-Treue-Indikator eingeführt, der weiterhin verfügbar ist und eine konservative Schätzung liefert, ohne dass ein vollständiges experimentelles Verfahren erforderlich ist.

Allerdings ist eine experimentelle Validierung oft von Vorteil – insbesondere zur Bestätigung der TFM-Gitterauflösung. Beide Normen empfehlen, die Validierung mit einem Testblock durchzuführen, der vertikal ausgerichtete seitlich gebohrte Löcher (SDH) enthält. Das neue TFM Grid Verification Tool in Version 6.3 ermöglicht diese Validierung mithilfe von SDH oder anderen für die Inspektion relevanten Reflektortypen.

Zugriff auf das TFM Grid-Verifizierungstool

Das Tool ist im Menü „Planen & Kalibrieren > Kalibrierungstools“ verfügbar wenn die Law Configuration auf „FMC/TFM“ oder „PWI/TFM“ eingestellt ist für eine bestimmte Gruppe. Beachten Sie, dass das Menü „Kalibrierungswerkzeuge“ nicht verfügbar ist, wenn die Law-Konfiguration auf FMC/PCI. eingestellt ist.

Funktionsweise

Das TFM-Gitterverifizierungstool folgt den in den ISO- und ASME-Normen beschriebenen empfohlenen Verfahren und baut auf bestehenden Kalibrierungstools wie der TCG-Kalibrierung für TFM und der Geschwindigkeitskalibrierung für PA auf. Es verifiziert das TFM-Gitter für jeden einzelnen Reflektor, indem es den Anwendern ermöglicht, eine Region of Interest (ROI) auszuwählen und das Rekonstruktionsgitter automatisch in kleinen horizontalen und vertikalen Schritten zu verschieben.

Vor Beginn des Verifizierungsprozesses:

1. Konfigurieren Sie Ihre TFM-Gruppe(n) mit den gewünschten Parametern (Prüfkörper, Sonde, Keil, Wellensatz, Rekonstruktionszone).
2. Platzieren Sie die Sonde auf einem Testblock mit entsprechend beabstandeten Referenzreflektoren (z. B. einer Reihe vertikaler SDH-Reflektoren).

Workflow

1. Definieren Sie die ROI um einen einzelnen Reflektor.
2. Führen Sie eine Überprüfung für diesen Reflektor durch.

Wiederholen Sie diese Schritte für jeden Reflektor, wenn nötig.

Verfügbare Steuerelemente

• Einstellung der Verstärkung: Legt die Verstärkung des TFM-Bildes fest. Die Verstärkung hat keinen Einfluss auf die Berechnung.
• ROI-Definition: Definieren Sie den ROI mithilfe von Tiefenstart, Tiefenende, Indexstart und Indexende. Der ROI sollte groß genug sein, um Randeffekte während der Verifizierung zu vermeiden.

• Messverwaltung:

  • Punkt hinzufügen: Starten Sie eine Messung für den ausgewählten ROI.
  • Zurücksetzen: Alle Messwerte löschen.
  • Fertig: Speichern und akzeptieren Sie die Verifizierungsergebnisse für das TFM-Gitter. Messung und Verifizierung

  Sobald eine Messung hinzugefügt wird, beginnt der Verifizierungsprozess:

  • Das TFM-Gitter wird horizontal und vertikal jeweils um λ/20 verschoben (20 Inkremente pro Richtung), wobei λ die kleinste Wellenlänge in der aktiven TFM-Gruppe ist.
  • Für jede Gitterposition wird ein TFM-Bild rekonstruiert und die maximale Amplitude (A) innerhalb des ROI wird aufgezeichnet.

• Für jede Richtung wird die maximale Amplitudenvariation über alle Inkremente berechnet:

Messergebnisse

Sobald eine Messung abgeschlossen ist, werden die Ergebnisse in der Messtabelle angezeigt, einschließlich:

• Messungs-ID (1–9)
• ROI-Mittelpunktposition (Index, Tiefe)
• Maximale Amplitudenabweichung in dB für horizontale und vertikale Richtungen

Die Maximale Abweichung zeigt die höchste Abweichung aller aufgezeichneten Messwerte, unabhängig von der Richtung.

Komplementarität mit geschätzter Amplitudentreue

Während das neue Tool eine experimentelle Validierung bietet, stellt die OmniScan-Software weiterhin einen geschätzten Wert für die Amplitudentreue über das Menü TFM Settings bereit. Diese Schätzung – abgeleitet aus einem experimentell validierten analytischen Modell – hilft den Anwendern bei der Auswahl einer optimalen TFM-Gitterauflösung, die den Standardanforderungen entspricht.

Das Modell berücksichtigt Folgendes:

• Horizontale und vertikale Rasterauflösung
• Sondenmittenfrequenz
• Materialwellengeschwindigkeit (langsamste Geschwindigkeit basierend auf dem Wellensatz)

Da das Modell eine Variation entlang der Gitterdiagonale annimmt (das Worst-Case-Szenario für die TFM-Hüllkurve), sind seine Schätzungen im Allgemeinen konservativer als experimentelle Ergebnisse.

Für die meisten Prüfungen können sich Anwender auf diese Schätzung verlassen und auf das experimentelle Verifizierungstool zurückgreifen, wenn dies von Normen gefordert wird oder wenn mit komplexen Werkstoffen wie körnigen Legierungen oder Verbundwerkstoffen gearbeitet wird.