Varianten zur Bilderzeugung aus Phased Array Messdaten - Praktische Beispiele an Kupfer, CFK und anderen Materialien

摘要

Die Rekonstruktionsverfahren wie die Synthetic Aperture Focussing Technique (SAFT) oder die Ultraschallechotomographie (ET) nutzen eine synthetische Apertur, die dadurch entsteht, dass Echosignale von raumlich auseinanderliegenden Messpunkten uberlagert werden. Dazu braucht es Sensoren mit moglichst grossem Offnungswinkel. Ein einzelner Schwinger musste dazu vergleichsweise klein sein mit dem Nachteil sehr geringer Empfindlichkeit. Ein Phased Array (PA) realisiert den gesamten Offnungswinkel in der Art eines Sektorscans im Schwenkwinkelbereich des Prufkopfes und hat eine mit ublichen Prufkopfen vergleichbare Empfindlichkeit. An jedem Messpunkt wird das Schallbundel in Schritten, die nicht grosser sind als der Offnungswinkel des ganzen Arrays, schrittweise durch den ganzen Winkelbereich geschwenkt. Die sich daraus ergebene zusatzliche Richtungsinformation verbessert die erreichte Auflosung vor allem bei einer geringen Anzahl von Messpunkten bzw. bei grosseren Messpunktabstanden. Bei der SAFT-Rekonstruktion werden HF-Signale uberlagert. Fur die Echotomographie wird im Prinzip der gleiche Algorithmus verwendet, jedoch unter Verwendung der gleichgerichteten Signale. Das erste Beispiel zeigt SAFT-Bilder von Testreflektoren in dickwandigen elektronenstrahlgeschweissten Kupferbehaltern zur Endlagerung von hochradioaktivem Abfall. Die Echohohe einer im Schweissnahtbereich liegenden Querbohrung (QB) mit 0.4 mm Durchmesser ist vergleichbar mit den speckleartigen Signalen aus dem Schweissnahtgefuge, wobei die QB im A- und TD-Bild nicht auffindbar ist, wohl aber im SAFT-Bild. Im zweiten Beispiel wird eine spezielle Variante der ET zur Prufung von CFKPlatten verwendet, die wir Fokusfeldmethode nennen. Der zweidimensionale Scan mit dem Matrixarray wird dabei an jedem Messpunkt so aufgefuhrt, dass in einer Ebene in definierter Tiefe ein Feld von Fokuspunkten in Schachbrettform entsteht. Die Uberlagerung der Signale aus einer synthetischen Apertur fuhrt zu einer relativen Absenkung der Anzeigen aus der Struktur des Materials gegenuber den Anzeigen von Defekten.