Eine virtuelle Sondenapertur bezieht sich auf ein Konzept in der Ultraschallprüfung (UT), bei dem die Array-Elemente eines Phased-Array-Ultraschallwandlers elektronisch fokussiert werden, um eine virtuelle oder synthetische Apertur zu erzeugen. Diese synthetische Apertur ist physikalisch nicht vorhanden, sondern wird durch Berechnung durch Anpassung der Synchronisationsverzögerungen und Amplituden der von jedem Wandlerelement ausgesendeten Signale gebildet. Durch die Ausrichtung und Fokussierung des Ultraschallstrahls bietet eine virtuelle Sondenöffnung verbesserte Inspektionsmöglichkeiten, wie z. B. eine höhere Auflösung, eine verbesserte Fehlererkennung und eine präzise Abbildung von Strukturen oder Materialien bei Anwendungen der zerstörungsfreien Prüfung.
UT (Ultraschallprüfung) und PAUT (In-Prozess-Ultraschallprüfung) sind beide Techniken, die für zerstörungsfreie Prüfungen verwendet werden, sie unterscheiden sich jedoch in ihrem Ansatz und ihren Fähigkeiten. Bei der UT wird typischerweise ein einzelner Ultraschallimpuls in ein Material gesendet und die reflektierten Wellen analysiert, um Defekte oder Defekte zu erkennen. Es ist vielseitig einsetzbar, verfügt jedoch nur über begrenzte Möglichkeiten, den Ultraschallstrahl effektiv zu fokussieren und zu lenken. Paut hingegen verwendet eine Reihe von Ultraschallwandlern, die elektronisch gesteuert werden können, um Ultraschallwellen in verschiedenen Winkeln und Brennpunkten auszusenden. Dies ermöglicht eine genauere Inspektion von Materialien, eine verbesserte Fehlererkennung und eine bessere Visualisierung interner Strukturen im Vergleich zu herkömmlichen UT-Methoden.
TOFD (Time-of-Flight Diffraction) und Phased Array sind fortschrittliche Ultraschallprüftechniken, die sich in ihren Prinzipien und Anwendungen unterscheiden. TOFD basiert auf gebeugten Wellen, die durch Defekte erzeugt werden, um Defekte in Materialien genau zu erkennen und zu dimensionieren. Es verwendet feste Sondenpositionen und misst gebeugte Signale, um Bilder zu erstellen und Defekte anhand ihrer Beugungseigenschaften zu analysieren. Das Phased-Array hingegen verwendet eine Reihe kleiner Ultraschallwandler, die elektronisch gesteuert werden können, um Ultraschallwellen in verschiedenen Winkeln und Brennpunkten auszusenden. Dadurch kann der Ultraschallstrahl gerichtet und auf bestimmte interessierende Bereiche fokussiert werden und detaillierte Bilder interner Strukturen mit verbesserter Auflösung und Fehlercharakterisierungsfähigkeiten erstellt werden.
Bei der progressiven Array-Ultraschallprüfung (PAUT) bezieht sich die Phased-Array-Apertur auf die effektive Größe und Konfiguration des Ultraschallstrahls, der von den Array-Wandlern gebildet wird. Sie wird durch die Anzahl der Wandlerelemente, deren Abstand und die Möglichkeiten der elektronischen Fokussierung bestimmt. Durch Anpassen des Timings und der Amplitude der von jedem Wandlerelement emittierten Signale kann die Phased-Array-Apertur elektronisch gesteuert werden, um Richtung, Fokus und Abdeckungsbereich des Ultraschallstrahls zu optimieren. Diese Flexibilität ermöglicht es PAUT-Systemen, sich an verschiedene Inspektionsszenarien anzupassen, die Empfindlichkeit bei der Fehlererkennung zu verbessern und eine präzise Abbildung interner Strukturen oder Materialfehler zu erreichen.
Das Prinzip der progressiven Array-Ultraschallprüfung (PAUT) basiert auf der Verwendung einer Reihe von Ultraschallwandlern, die Schallwellen in unterschiedlichen Winkeln und Brennpunkten aussenden. Durch die elektronische Steuerung des Timings und der Amplitude der von jedem Wandlerelement ausgesendeten Signale können PAUT-Systeme den Ultraschallstrahl dynamisch lenken und fokussieren. Diese Fähigkeit ermöglicht es PAUT, Materialien präziser zu scannen, Defekte präziser zu erkennen und detaillierte Bilder interner Strukturen zu erstellen. PAUT verbessert die Inspektionseffizienz und -zuverlässigkeit, indem es Prüfern ermöglicht, Strahlparameter elektronisch anzupassen, die Empfindlichkeit bei der Fehlererkennung zu optimieren und die Bildqualität bei Inspektionsanwendungen in verschiedenen Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Fertigung und Bauwesen zu verbessern.