Ультразвуковой контроль фазированной решеткой (УЗК ФР, PAUT) – это современный метод неразрушающего контроля, использующий массив из множества мелких пьезоэлементов в одном датчике для электронного управления ультразвуковым лучом, позволяя сканировать объект под разными углами и фокусировать его без перемещения датчика, что дает наглядное двумерное изображение (S-скан) внутренних дефектов (трещин, пор), повышая скорость, точность и достоверность контроля по сравнению с традиционным УЗК, особенно на сложных поверхностях и в сварных швах.

Принцип работы.

• Массив пьезоэлементов: Датчик ФР содержит от 16 до 128 отдельных пьезоэлементов, объединенных в одном корпусе.
• Электронное управление фазой: Генератор подает импульсы на каждый элемент с индивидуальными временными задержками (фазами).
• Формирование луча: за счет этих задержек лучи от элементов складываются, создавая единый ультразвуковой пучок, который можно электронно направлять под разными углами (секторное сканирование) и фокусировать на определенной глубине.
• Получение изображения: Отраженные от дефектов сигналы преобразуются в A-сканы (как в обычном УЗК), а затем в S-скан – двумерную проекцию, где оператор видит точные координаты и размеры дефектов в виде «срезов» материала.

Ультразвуковой контроль фазированной решеткой (ФАР) проводят путем электронного управления множеством пьезоэлементов в одном датчике, что позволяет формировать и фокусировать ультразвуковой луч под разными углами без перемещения самого преобразователя, создавая 2D/3D изображения дефектов (S-скан, B-скан, ToFD) в реальном времени, что значительно повышает точность, скорость и наглядность контроля по сравнению с традиционным УЗК.

Как это работает.

• Многоэлементный преобразователь: вместо одного пьезоэлемента используется решетка из десятков (иногда сотен) мелких элементов.
• Электронное управление: Генератор подает импульсы на каждый элемент с индивидуальной временной задержкой (фазовым сдвигом).
• Формирование луча: за счет этих задержек ультразвуковые волны от элементов складываются интерференционно, формируя единый, направленный и управляемый луч.
• Электронное сканирование (S-скан): путем изменения задержек оператор управляет углом ввода луча, сканируя объект под разными углами, а дефектоскоп в реальном времени строит двумерное изображение сечения (S-скан), показывая расположение и размеры дефектов.
• Динамическая фокусировка: Система может фокусировать луч на определенной глубине, что повышает чувствительность и позволяет обнаруживать мелкие дефекты.

Проведение контроля.

• Подготовка: Выбор датчика, настройка прибора под геометрию объекта и требования контроля.
• Сканирование: Оператор перемещает датчик над объектом (например, сварным швом), а прибор автоматически формирует лучи под разными углами и сфокусированными точками.
• Визуализация: Результаты представляются в виде цветных изображений (S-скан), которые показывают внутреннюю структуру материала и дефекты как «срезы».
• Анализ и отчет: Программное обеспечение обрабатывает данные, позволяет измерять координаты, размеры (высоту, протяженность) дефектов и генерирует детальный отчет.

Ультразвуковой контроль фазированными решетками (УЗК-ФР) выявляет внутренние и поверхностные дефекты: трещины, поры, непровары, раковины, включения, подрезы, а также позволяет точно определять их местоположение, размер и ориентацию, контролировать качество сварных швов и основной металл, оценивать толщину и внутреннюю структуру материалов. Метод эффективен для сложных конструкций и обеспечивает высокую скорость и точность благодаря возможности формирования луча под разными углами и создания наглядных изображений.

Типы выявляемых дефектов.

• В сварных соединениях: Непровары (особенно корневые), трещины (в околошовной зоне, в шве), поры, шлаковые включения, подрезы, несплавления.
• В основном материале: Трещины (включая внутренние), поры, раковины, неоднородности структуры, пустоты.
• Другие: Деформации, выход на поверхность литой структуры, оценка толщины слоя, дефекты арматуры в железобетоне.

Ультразвуковой контроль фазированной решеткой (УЗК ФР) имеет множество преимуществ перед классическим: управляет лучом (угол, фокус), что обеспечивает повышенную чувствительность и достоверность; быстро формирует наглядные изображения дефектов; увеличивает скорость и охват контроля, позволяя сканировать сложные формы за одно сканирование; снижает трудоемкость; уменьшает мертвую зону; документирует результаты, а также экономит время и средства.

Основные преимущества УЗК с фазированной решеткой.

• Гибкость управления лучом:Электронное управление задержками позволяет генерировать лучи под разными углами и фокусировать их на заданной глубине, что невозможно с обычными датчиками. Это позволяет «заглянуть» в труднодоступные места, контролировать сложные геометрии и конструкции.
• Визуализация и интерпретация: Формирует наглядные изображения (S-сканы, томографические проекции) дефектов, их положения, размеров и формы, что значительно облегчает интерпретацию. Минимизирует ложные индикации благодаря регулируемой геометрии эхо-сигналов.
• Повышенная производительность: Одно сканирование охватывает большую зону, увеличивая скорость контроля. Сокращает трудоемкость (в 3-4 раза) и время контроля.
• Увеличение достоверности:
• Высокая чувствительность и разрешение для обнаружения мелких дефектов, трещин, пор.
• Значительно уменьшается "мертвая зона" по сравнению с традиционным УЗК.
• Экономические и операционные выгоды: Снижение затрат на оплату труда дефектоскопистов. Возможность сохранить и повторно использовать настройки. Документирование, архивирование и легкое создание отчетов.

Резюме: УЗК ФР – это мощный инструмент, который заменяет несколько обычных датчиков, обеспечивая более быстрый, точный и надежный контроль сложных объектов с полной визуализацией результатов.