تست التراسونیک آرایه فازی (PAUT)¹.

بسیاری از مردم با کاربرد تصویر فراصوتی در علم پزشکی آشنا هستند. در این روش امواج صوتی به منظور ایجاد تصاویر با کیفیتی از اعضاء داخلی بدن انسان به کار گرفته می­شود. سونوگرام­های پزشکی توسط پراب­های چند المانه تحت عنوان آرایه های فازی به همراه سخت افزار و نرم افزار مربوطه پدید می آیند اما کاربردهای تکنولوژی آرایه فازی به تشخیص پزشکی محدود نمی گردد.

 

شکل 1: آرایه های فازی به کار رفته در تشخیص پزشکی

 

در سال­های اخیر سیستم­های آرایه فازی کاربرد صنعتی روزافزونی در ارایه سطوح جدیدی از داده های حاصل از آزمون فراصوت و روش­های نمایش آن در زمینه های بازرسی جوش، آزمون چسبندگی، نمایه ضخامت و شناسایی ترک حین سرویس دارند.

دستگاه­های تجاری فراصوت تا سال­ها از مبدل­های تک المانه با یک کریستال پیزوالکتریک به منظور تولید و دریافت امواج صوت مبدل های دو المانه با کریستال­های ارسال کننده و دریافت کننده و یا جفت مبدل شامل دو مبدل تک المانه، یکی برای ارسال و دیگری برای دریافت روش فرستادن گرفتن و روش عبور کامل ).

این شیوه ها هنوز هم به طور گسترده در دستگاه­های تجاری موجود شناسایی عیوب و ضخامت سنجی به کار می روند اما روش آرایه فازی امروزه به مهم ترین روش در عرصه بازرسی غیر مخرب فراصوتی تبدیل شده است.

اصل برهم کنش سازنده و مخرب امواج² توسط دانشمند انگلیسی توماس یونگ در سال 1801 بر اساس الگوهای تداخلی دو منبع نقطه ای نور نشان داده شد بر مبنای این اصل موج­های هم فاز یک دیگر را تقویت کرده و موج­های غیر هم فاز یک دیگر را خنثی می کنند.

 

شکل 2: الگوی تداخلی منبع دو نقطه ای

بیشینه فشار= ˜˜🔴

کمینه فشار= ˜🔵

جابجایی فاز³ یا فازی کردن⁴ در واقع روشی برای کنترل این برهم کنش­ها از طریق جابجایی زمان⁵ جبهه موج⁶ تشکیل شده از دو یا چند منبع است؛ از این طریق میتوان به خمش هدایت با تمرکز انرژی جبهه موج مبادرت نمود.

مبدل های فراصوت اغلب شامل یک المان فعال هستند که تولید و دریافت امواج صوتی بسامد بالا را بر عهده دارند یا دو المان جفت شده که یکی ارسال و دیگری دریافت کننده است. در مقابل پراب­های آرایه فازی شامل مجموعه ای از مبدل ها به تعداد 16 تا 256 المان کوچک است که هر یک میتوانند به طور مستقل ارسال و دریافت داشته باشند.

 

شکل 3: نحوه کارکرد پراب التراسونیک معمولی و  Phased Arrey

 

بر خلاف عیب یاب­های معمولی سیستم آرایه فازی توانایی حرکت دادن باریکه موج در گستره ای از زاویه ها یا یک مسیر خطی یا تمرکز پویا در عمقهای مختلف را داشته و از این رو قابلیت و انعطاف پذیری بازرسی را افزایش داده است.

مزایا:

  • سیستم­های آرایه فازی توانایی به کارگیری در موقعیت­هایی که توسط عیب یاب­های فراصوت معمولی مورد بازرسی قرار می گرفتند را دارا می­باشد.
  • بازرسی جوش و ترک یابی مهمترین کاربردهای این روش بوده و این آزمون­ها در طیف گسترده ای از صنایع از جمله هوا فضاء تولید برق پتروشیمی و نفت و گاز تولید شمش و مقاطع فلزی ساخت و نگهداری خطوط لوله، فلزات ساختمانی و تولیدات عمومی دارای اهمیت ویژه می­باشند.
  • آرایه های فازی در بررسی خوردگی به خوبی نمایه ضخامت باقی مانده دیواره را ترسیم می نماید و برای بازرسی قطعات با شکل پیچیده مناسب می باشند.
  • در موقعیت هایی که رویش مکانیکی با محدودیت مواجه است حرکت ناچیز پراب و همچنین قابلیت حرکت باریکه بدون نیاز به جابجایی پراب به بازرسی قطعات کمک می­کند.
  • قابلیت تمرکز در عمق های مختلف توانایی اندازه گیری عیوب بحرانی در بازرسی از حجم را افزایش می دهد.
  • سرعت بالا در بازرسی
  • در اختیار داشتن یک سند دائمی از کلیه مراحل بازرسی و اسکن
  • به دلیل نفوذ زیاد صوت، امکان بازرسی قطعات ضخیم میسر می باشد.

معایب

  • از معایب سیستم های آرایه فازی قیمت نسبتاً بالا و نیاز به کاربر آموزش دیده است. اگرچه این هزینه ها در مقابل طیف گسترده قابلیت ها و صرفه جویی در زمان بازرسی قابل چشم پوشی می باشد.
  • تنها برای موادی که قابلیت عبود صوت از آن ها وجود دارد قابل استفاده است.

 

استاندارد مرجع:

  • ASME Sec. V -Article 4
  • ASTM E2700

 

منابع:

کاوه پوررضا، آزمون آرایه فبزی تئوری مقدمبتی برای کبربردهبی صنعتی و CODE CASE 2235-10

علیرضا صوفیی زاده، احسان هدایت، محسن کشفی، نگاه نافذ 1394، نشریه انجمن شرکت های بازرسی فنی و آزمون های غیر مخرب ایران شماره 24، 25 و 26، بازرسی غیر مخرب به روش Phased Arrey

  1. Phased Array Ultrasonic Testing (PAUT)
  2. Constructive and destructive Interaction of Waves
  3. Phase-Shifting
  4. Phasing
  5. Time-Shifting
  6. Wave Front
شرکت رایان پترو آزمون

همکاری با ما

جهت مطالعه بر روی لینک زیر کلیک کنید.