Công nghệ siêu âm mảng pha thúc đẩy kiểm tra không phá hủy

Trong ngành công nghiệp và y học hiện đại, Kiểm tra không phá hủy (NDT) đóng một vai trò quan trọng bằng cách đánh giá các đặc tính vật liệu, tính toàn vẹn cấu trúc và các khuyết tật tiềm ẩn mà không làm ảnh hưởng đến chức năng của các đối tượng được kiểm tra. Trong số các công nghệ NDT mới nổi, Siêu âm mảng pha (PAUT) đã nổi lên như một phương pháp đột phá, cung cấp các khả năng chưa từng có.

Sự đổi mới của PAUT nằm ở khả năng điều khiển điện tử việc hình thành, điều khiển và tập trung chùm siêu âm. Không giống như các đầu dò một phần tử thông thường, PAUT sử dụng các mảng phần tử siêu âm có thể truyền và nhận tín hiệu một cách độc lập.

Sóng siêu âm (tần số trên 20 kHz) xuyên qua các vật liệu khác nhau, với sự phản xạ và khúc xạ xảy ra tại các giao diện vật liệu. Các đầu dò áp điện chuyển đổi tín hiệu điện thành sóng siêu âm và ngược lại.

Công nghệ này hoạt động như một "thấu kính điện tử", thao tác các mẫu giao thoa sóng thông qua việc kích hoạt các phần tử được tính toán thời gian chính xác. Giao thoa xây dựng tạo ra các chùm tập trung, trong khi giao thoa phá hủy giảm thiểu các tín hiệu không mong muốn.

• Số lượng phần tử: Số lượng cao hơn cải thiện khả năng kiểm soát chùm và chất lượng hình ảnh
• Khoảng cách phần tử: Xác định góc lái chùm tối đa
• Tần số: Cân bằng độ phân giải với độ sâu xuyên thấu

Điều khiển chùm điện tử loại bỏ chuyển động cơ học của đầu dò, cho phép:

• Kiểm tra đa góc mà không cần định vị lại đầu dò
• Tập trung động ở các độ sâu khác nhau
• Quét các thành phần phức tạp

PAUT tạo ra các định dạng hình ảnh toàn diện:

• A-scan (biên độ so với thời gian)
• B-scan (chế độ xem mặt cắt ngang)
• C-scan (phép chiếu phẳng)
• S-scan (quét theo khu vực)

Cách mạng hóa các quy trình trong:

• Tim mạch (đánh giá van, hình ảnh cơ tim)
• Nghiên cứu mạch máu (phát hiện huyết khối, phân tích dòng chảy)
• Ung thư (đặc điểm khối u)

Các triển khai quan trọng bao gồm:

• Kiểm tra vật liệu composite hàng không vũ trụ
• Giám sát tính toàn vẹn của đường ray
• Đánh giá bình chịu áp lực hạt nhân

Các hạn chế hiện tại liên quan đến:

• Yêu cầu xử lý dữ liệu từ các hệ thống đa kênh
• Các ràng buộc về tốc độ quét trong quá trình kiểm tra độ phân giải cao
• Chi phí thiết bị so với UT thông thường

Những đổi mới mới nổi tập trung vào:

• Thu thập dữ liệu Full Matrix Capture (FMC)
• Tái tạo hình ảnh Total Focusing Method (TFM)
• Nhận dạng khuyết tật có sự hỗ trợ của AI
• Đầu dò mảng thu nhỏ

PAUT đại diện cho một sự thay đổi mô hình trong đánh giá không phá hủy, kết hợp khả năng kiểm soát chùm điện tử với khả năng tạo ảnh tiên tiến. Khi sức mạnh tính toán tăng lên và công nghệ cảm biến phát triển, các hệ thống mảng pha sẽ tiếp tục chuyển đổi đảm bảo chất lượng trên các lĩnh vực công nghiệp và y tế.