超聲波用于工業無損檢測(NDT)已有一個世紀左右的歷史。早期的超聲波檢測(UT)涉及單元件傳感器，這是一種相對簡單的技術，至今仍在使用，足以滿足許多應用。

隨著時間的推移，技術也在進步。利用多元素探針和功能更強大的電子和軟件，提高了檢測性能和效率。這就導致了相控陣超聲檢測(PAUT)的出現，這是一種現在被廣泛接受和應用的技術，盡管它需要比傳統的UT更多的培訓來完成這項工作。

全聚焦方法(TFM)在復雜性上又向前邁進了一大步。它利用了多元素探測技術，但TFM所需的數據是使用全矩陣捕獲(FMC)方法獲取的。FMC是一種更全面的波束發射和接收策略，可以產生大量的數據。

觀看這個短視頻，了解更多關于FMC和TFM的基本原理

TFM成像依賴于對大量FMC數據的處理，因此它被認為是一種慢速技術，只適用于二次、更有針對性的驗證。在使用和試驗TFM一段時間后，我提出了一些注意事項，希望能夠消除對這種相對較新的NDT方法的一些假設。

1. 避免認為一種模式適合所有模式

如果你像我一樣帶著PAUT背景來TFM，你可能對脈沖回波(P/E)技術非常熟悉。光束路徑很容易用脈沖回波來理解。在P/E首段檢測中，來自探頭的聲束脈沖，傳播到缺陷，反射缺陷，再傳播回探頭。在第二回合檢查中，后墻會有一個額外的彈跳。

對于TFM，光束路徑的概念不是那么簡單。為了生成TFM圖像，采集儀器利用FMC數據對波束路徑進行綜合重建。通過組合不同的波型(縱向或橫向)和波路徑的不同分支，該儀器為您提供多達10種TFM模式(也稱為波組)的選擇-例如，TTT, TLT，或TTTT。

要破譯這些TFM波組，要知道每個字母代表旅程的一段，以及這一段的傳播模式- t代表橫向，L代表縱向。TFM波組可以有額外的反彈，我們不習慣看到與相控陣脈沖回波。一些儀器，如OmniScan X3探測儀，甚至有一個5T波組(TT-TTT)的選擇。

有了所有這些選項，您如何選擇合適的波集(或波集)進行檢查?以下是一些需要考慮的重要因素:

•缺陷類型

•缺陷位置

•曲率或部分幾何

這些特性，無論是目標缺陷還是被檢測部分，都會影響到每個波組的檢測能力。

為了證明這一點，我提供了一個焊接ID裂紋的不同TFM圖像的例子。

我的第一個例子顯示了在OmniScan X3顯示器上使用脈沖回波模式的TTTT波(類似于PAUT第二支腿檢查)時的信號響應。

雖然檢測到一些信號，但信號不是最佳的，而且有可能忽略這個指示。現在，如果我們在同一個ID裂縫上切換到自串聯模式的TTT波設置，突然顯示“彈出”的指示!

在這種情況下，聲波在擊中內徑裂紋反射器之前從后壁反射回來，與裂紋垂直度要大得多，所以TTT波對裂紋進行了漂亮的成像!(就像傳統的UT一樣，你希望反射盡可能接近90°。)

對于ID裂紋，這兩種TFM模式提供了截然不同的檢測結果。對于不同深度和不同方向的不同反射器也是如此。一種模式通常不足以覆蓋所有場景。

額外提示:確保你的速度和厚度參數是準確的

這里，如果你來自PAUT背景，你可能有估計材料聲速的習慣。您可能想輸入標準的0.2320。或5890米/秒，今天就到此為止。然而，對于TFM，特別是使用帶有額外反彈的自串聯模式時，我們不能冒險猜測。

為了證明這一點，當嘗試使用TTT波集檢測ID裂縫時，觀察2.5 m/s變化帶來的差異。

在半跳(TTT)速度值上的5%的差異會導致垂直缺口上的信號*丟失。這種對精度的要求也適用于零件的厚度和幾何形狀。如果輸入的厚度和幾何值不準確，信號不再反彈到預期的位置，從而導致計算不準確。

2. 確保你有正確的探針來聚焦TFM區域

全聚焦方法(TFM)成像也有在整個TFM區域提供均勻焦點的聲譽。然而，這并不*正確。TFM與相控陣和常規UT具有相同的物理規律。例如，儀器的TFM成像性能取決于相控陣探頭的能力。

就像PA和UT一樣，探測器的物理特性，如元件尺寸和頻率，都會影響其光束特性(即近場長度、光束直徑、光束擴散角等)，這些特性也會對TFM區聚焦產生影響。看一下

在博客文章“哪種相控陣探頭適合你的全聚焦方法檢查?”中了解更多關于TFM的影響探頭的選擇。

3.不要低估振幅保真度的重要性

什么是振幅保真度，為什么這個術語是TFM的流行詞?

振幅保真度(AF)是由TFM網格分辨率引起的指示的最大振幅變化的測量(以分貝為單位)。簡而言之:這個值決定了在你的圖像質量變得太像素化以至于不能清楚地看到缺陷之前網格的粗糙程度。通過調整對焦，你要確保像素的大小適合波長的大小。像素的大小與超聲光束波長的比例是很重要的。就像在PAUT中數字化頻率過低時，可能會錯過信號的峰值，在TFM中，太大的像素可能意味著看不到指示的峰值振幅。

影響振幅保真度的因素有很多:探測頻率和帶寬、材料速度、網格分辨率、應用包絡線等等。規范TFM的檢驗規范(例如ASME)通常建議振幅保真度不超過2分貝(dB)。

你怎么知道你的AF是否超過了最佳水平?簡單:只要看看AF讀數，如OmniScan X3探傷器為你計算它。此外，OmniScan X3單元的TFM包膜功能使更快的采集速率比標準，振蕩TFM渲染，同時保持最佳的振幅保真度(AF)設置，所以確保嘗試包膜，下次你努力獲得正確的AF!

“全聚焦方法與包絡特征的使用”中了解我們的創新TFM信封。

4. 充分利用波浪路徑模擬器和建模工具

使用您可以使用的所有軟件工具來預測TFM檢查的結果。

在開始TFM檢查之前，請使用模擬器(如聲學影響圖(AIM)建模工具)驗證給定探頭、楔形物和波組組合的可達到的覆蓋范圍和靈敏度。AIM工具還考慮了目標缺陷類型和探頭的角度偏移。用它檢查所有的波集，并在不同的反射器上測試每一個，直到你找到一個。

AIM振幅圖的顏色可以清楚地顯示TFM波組在感興趣區域(ROI)的覆蓋范圍。

紅色區域表示超聲響應很好，最大振幅在0 ~ 3 dB之間變化。橙色區域與最大振幅相差3db ~?6dB。?6dB ~?9db之間黃色區域，以此類推。

通過觀看本次網絡研討會，了解更多關于AIM的使用:聲學影響圖(AIM)——用于TFM檢測的建模工具。

5. 使用多種模式來優化你的覆蓋范圍

最后，但并非最不重要的是，一些儀器可以讓你在同一時間使用多種模式!例如，您可以在OmniScan X3屏幕上同時運行和顯示多達四種TFM模式的結果。利用這一點來幫助你確保你不會錯過任何未被懷疑的缺陷!