후크 결함, 후크 균열 및 미세 응력 부식 균열(SCC)과 같은 지금까지 감지하기 어려웠던 결함을 분명하게 보여주는 Evident의 PCI(phase coherence imaging) 기술은 모든 OmniScan™ X4 결함 감지기 모델에 통합되어 있습니다.

MXU 소프트웨어(5.13)에 대한 무료 업데이트로 도입된 PCI는 OmniScan™ X3 64 결함 감지기에 처음 제공되었습니다. PCI 생성에 관여하는 복잡한 초점법과 알고리즘에 필요한 처리 용량을 가진 모델은 X3 64뿐이었습니다. 그러나 이제 OmniScan X4 제품군 전체가 전례 없는 감도로 작은 결함을 감지하는 PCI를 생성할 수 있게 되었습니다.

PCI의 작동 원리, 그리고 다른 초음파 기법과의 차이점

PCI는 진폭을 활용하지 않는 기법입니다. TFM 이미지를 생성하는 데 사용되는 기본 A 스캔의 위상 정보만을 기반으로 신호 처리가 이루어집니다.

PCI의 작동 원리:

• 먼저, 획득된 A 스캔이 정규화됩니다.
• 그 다음, 각 A 스캔의 위상 분포가 TFM 구역의 각 위치에서 비교됩니다.
• 특정 위치에서 A 스캔 간 일관성이 높을수록 해당 위치의 신호 응답이 강합니다(최대 100%).
• 결함의 반사와 회절로 인해 일관적인 응답이 생성됩니다. 이에 비해, 고주파수 배경 잡음이 있는 상태에서 획득된 신호의 응답은 비일관적입니다. 따라서 특히 잡음이 많거나 감쇠성 재료의 작은 결함을 매우 쉽게 식별할 수 있습니다.

Evident가 실시한 테스트에서 PCI는 용접 검사와 같은 일반적인 사용 사례에서 향상된 결과를 제공할 뿐만 아니라 여러 까다로운 사용 사례에서 탁월한 결과를 달성하는 것으로 입증되었습니다. 이 새로운 검사 기법을 강력하게 만드는 5가지 장점은 다음과 같습니다.

1. 신호 위상 정보를 사용하는 라이브 2D 이미지

초음파 검사(UT) 사용자라면 회절파 시간 측정(TOFD)과 같은 기법을 사용하여 결함을 식별하고 크기를 확인하는 데 신호 위상 정보를 사용하는 것에 익숙할 것입니다. 이러한 기법은 결함이 매우 작거나 방향 때문에 위상 배열(PA) 기법으로 우수한 응답을 얻을 수 없는 경우 결함을 식별하는 데 효과적입니다.

그러나 TOFD는 두 가지 주요 단점이 있습니다.

• 여러 인덱스 위치를 스캔하지 않고 인덱스 축의 결함을 찾는 것이 불가능합니다.
• 결함의 크기를 확인하기 위해 시각적으로 위상 변화를 식별하는 데 여전히 진폭이 필요합니다.

PCI는 고온수소침식(HTHA)과 같은 방향이 부적절하거나 매우 작은 결함을 식별하는 강력한 기법이지만, TOFD와 같은 문제가 없습니다. TFM은 체적 데이터를 획득하므로 모든 방향에서 결함을 찾고 크기를 확인할 수 있습니다. PCI를 활용한 최종 이미지는 또한 진폭과 전혀 상관이 없습니다.

따라서 여러 인덱스 지점에서 스캔할 필요가 없으므로 더 쉽게 분석을 수행할 수 있습니다. OmniScan X4 결함 감지기의 PCI는 라이브 이미지를 생성하기 때문에 획득 후 처리를 위해 전체 원시 데이터를 필요로 하지 않습니다.

2. 신호 포화 불가능

진폭 기반 기법의 문제점 중 하나는 신호 포화입니다. 설정 중에 보정과 게인 조정을 수행해도 특정 반사체로 인해 신호 포화가 발생할 수 있습니다. 보정 블록 또는 다른 알려진 반사체의 측면 드릴 구멍(SDH)과 비교할 때 이는 크기, 유형 또는 방향 때문일 수 있습니다.

PCI는 이미지의 특정 지점에서 기본 A 스캔의 통계적 분포의 분산을 기반으로 하므로 일관성 수준이 100%를 초과할 수 없습니다. 기본 A 스캔의 신호가 포화되어도, 위상 정보만 고려되고 이용 가능하므로 최종 PCI 데이터에 영향을 끼치지 않습니다.

따라서 스캔 품질이 구성의 영향을 덜 받으므로 검사를 더 쉽고 빠르게 준비할 수 있습니다. 웨이브 세트를 선택하고 전압을 160Vpp(voltage peak-to-peak)로 설정하기만 하면 모든 준비가 완료됩니다.

3. 알려진 반사체에 맞게 게인을 사전에 조정하지 않아도 됨

PCI는 진폭에 전혀 의존하지 않는 기법입니다. 따라서 보정 블록의 알려진 반사체를 사용하여 게인을 조정하는 설정 단계가 불필요합니다. OmniScan X4 설정 매개변수에서 “위상 일관성” 모드를 선택하면, 최종 PCI 데이터를 얻는 데 진폭이 고려되지 않으므로 게인 조정이 차단되는 것을 볼 수 있습니다.

게인 조정이 필요하지 않으므로 고품질 이미지를 얻기 위한 설정에 필요한 시간과 노력이 대폭 줄어듭니다. 발견된 반사체의 유형에 따라 스캔 간의 게인 재조정 또한 더 이상 필요하지 않으므로 데이터가 유효하도록 TFM 스캔을 반복해야 하는 필요성이 줄어듭니다.

PCI의 크기 측정 정확성도 확인할 수 있지만, 이를 위해서는 노치 샘플을 사용해야 합니다. 노치의 팁 회절 응답의 피크를 활용하여 커서로 결함의 높이를 측정할 수 있습니다.

4. 결과의 일관성 향상, 더 쉽게 크기 측정

PCI를 사용하면 검사자가 구성해야 할 매개변수 수가 더 적어서 더 쉽고 빠르게 설정할 수 있으므로 검사 간, 그리고 검사자 간 일관성이 향상됩니다. 스캔 중 신호 포화가 불가능하고 게인이 신호에 전혀 영향을 주지 않으므로 분석 동안 결과를 바꿀 수 있는 조작이 더 적습니다.

결함의 크기를 측정하려면 팁 회절에서 핫스팟을 찾아 이러한 핫스팟의 최대치에 커서를 두기만 하면 됩니다. 이때 나타나는 판독값이 결함의 크기를 나타내며 크기 측정을 수행하기 전에 매번 조정을 할 필요가 없습니다. 프로세스가 더 쉬워질 뿐만 아니라 더 빨라집니다.

동일한 프로브를 사용할 경우 스캔을 반복해도 결함 크기는 동일합니다.

5. 동일한 구역 촬영 시 필요한 그룹 수가 더 적음

스캔 플랜의 음향 영향 맵(AIM) 도구도 PCI와 함께 사용됩니다. 기존 TFM과 비교할 때 PCI의 장점은 AIM이 표시하는 신호 진폭의 변화가 영향을 주지 않는다는 것입니다. AIM이 해당 부분의 신호 진폭 분포를 보여주는 경우, 반환된 진폭이 낮아도 PCI는 우수한 결과를 제공합니다.

이것은 진폭과 무관한 PCI의 특성 때문에 발생하는 부수적 효과입니다. 위상이 평가되기 전에 신호가 정규화되므로 진폭이 약해도 일관성을 평가할 수 있습니다. 더 중요한 것은 신호 일관성에 TFM 구역 내 결함의 위치가 진폭보다 더 적은 영향을 준다는 점입니다.

기존 TFM 또는 위상 배열 기법을 사용할 경우에는 배경 잡음 때문에 팁 회절 정보가 손실되는 경우가 많습니다. 반면, PCI는 이러한 회절 정보를 표시하므로 기존 TFM 또는 PA 사용 시 드러나지 않을 상황에서도 이러한 회절 정보가 두드러집니다.

이러한 모든 요인 때문에 동일한 구역 촬영 시 필요한 그룹 수가 더 적어집니다.

PCI는 진폭 기반 기법이 아니므로 구성 및 설정 매개변수 선택 시 접근 방식을 변경해야 합니다. PCI는 여러분이 익숙할 수 있는 다른 UT 방법과는 다릅니다. 유용한 ‘PCI(Phase Coherence Imaging) 시작하기 안내서’를 읽고 권장 지침을 확인하거나, PCI에 관한 FAQ를 참고하거나, 현지 Evident Industrial 담당자에게 문의하여 데모를 예약하세요.

블로그 최초 게시일: 2022년 7월 21일, 업데이트 날짜: 2024년 10월 24일

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