什么是相位相干成像，它是如何工作的?

简介

相位相干成像(PCI)是一种新的先进超声检测技术，它可以产生实时全聚焦方法(TFM)图像，具有前所未有的清晰度和对微小缺陷的灵敏度。与其他超声检测(UT)技术(包括传统的相控阵(pot))不同，PCI的信号处理在生成TFM图像时不考虑振幅。它的信号处理完全基于用于生成TFM图像的基本a扫描的相位信息。这种无振幅的方法增强了一些最难以检测的缺陷的可视化和表征能力，使用当今的传统超声技术。

例如，比较蠕变损伤的常规TFM图像图1对PCI模式图像进行相同的损坏图2．基于振幅的TFM图像(蓝色背景)中的背景噪声和后墙回声掩盖了PCI模式图像(灰色背景)中清晰可见的蠕变损伤。

PCI的工作原理:

• 首先，对获取的a扫描进行标准化处理。
• 然后，在TFM区域的每个位置，比较每次a扫描的相位分布。
• 对于给定的位置，a扫描之间的一致性水平越高，该位置的信号响应就越强(最大值为100%)。
• 与从高频背景噪声中获得的信号的非相干响应相比，来自缺陷的反射和衍射产生了相干响应。这使得识别缺陷非常容易，特别是对于噪声或衰减材料中的小缺陷。

相位相干成像的优点

PCI已被证明为许多具有挑战性的用例提供了出色的结果，以及对常见用例(如焊接检查和裂纹尺寸)的改进结果。以下是这项新检查技术如此强大的5个优点。

1)使用信号相位信息的二维实时图像

超声波检测用户可能熟悉利用信号相位信息来识别和大小缺陷使用技术，如飞行时间衍射(TOFD)。这种技术对于识别非常小的缺陷或在与pot技术反应较差的方向上的缺陷是有效的。

也就是说，TOFD有两个主要缺点:

• 如果不扫描多个索引位置，就不可能定位索引轴中的缺陷。
• 仍然需要振幅来直观地识别尺寸缺陷的相位变化。

PCI是一种强大的技术，用于识别定向不良或非常小的缺陷，如高温氢攻击(HTHA)，但它避免了与TOFD相关的问题。由于TFM获取的是体积数据，因此可以在各个方向上定位和调整缺陷的大小。使用PCI生成的最终图像也完全独立于振幅。这使得分析更容易，因为它不需要在多个索引点上进行扫描。而且，由于PCI生成的是实时图像，因此采集后处理不需要完整的原始数据。

2)信号不可能饱和

基于振幅的技术面临的挑战之一是信号饱和。尽管在设置过程中进行了校准和增益调整，但仍有可能某些反射器使信号饱和。这可能是由于它们的大小、类型或与校准块或其他已知反射器中的侧钻孔(SDH)相比的方向。

由于PCI是基于图像中特定点的基本a扫描统计分布的方差，因此相干水平不能超过100%。即使基本a扫描信号饱和，这也不会对最终的PCI数据产生影响，因为只考虑相位信息并可访问。这使得检查的准备工作更容易和更快，因为扫描质量对配置不太敏感。

3)不需要预先调整增益到一个已知的反射器

PCI是一种完全无振幅的技术。这意味着在校准块中使用已知反射器来调整增益的典型设置步骤是不必要的。通过消除增益调整的需要，创建提供高质量图像的设置所需的时间和精力大大减少。基于发现的反射器类型的扫描之间的增益重新调整也不再是必要的，减少了重复TFM扫描以确保数据有效的需要。PCI设置的尺寸精度仍然可以验证，但使用缺口样本。利用缺口的尖端衍射响应峰，可以用游标测量缺陷高度。

4)更一致的结果和更容易的大小

由于创建PCI设置更容易、更快，检查器需要配置的参数更少，因此该技术可以在检查器和不同检查器之间实现更好的一致性。此外，由于在扫描过程中不可能使信号饱和，而且增益对信号没有影响，因此在分析过程中可能改变结果的操作较少。要确定缺陷的大小，检查人员只需要从尖端衍射中找到热点，并将光标放在这些热点的最大值上。由此产生的读数提供了缺陷的大小，并且在每次测量之前不需要进行任何调整。整个过程加快了，而且大大简化了。如果使用相同的探针，每次扫描之间的缺陷大小将保持相同。

5)相同区域覆盖所需的组数更少

PCI相对于传统TFM的另一个优点是扫描信号振幅的变化是不相关的。当探伤仪的波束模拟器显示零件中的信号振幅分布时，即使返回的振幅很低，PCI也会有很好的结果。这是PCI无振幅特性的副作用。即使振幅较弱，也可以评估相干性，因为在评估相位之前，信号已归一化。更重要的是，TFM区域内缺陷的位置对信号相干性的影响小于振幅。当使用传统的TFM或相控阵时，尖端衍射往往会在背景噪声中丢失。另一方面，PCI突出了这些衍射，使它们脱颖而出，即使它们与传统的TFM或pot不明显。所有这些因素导致相同区域覆盖所需的组更少。

最终的想法

因为PCI不是一种基于振幅的技术，所以技术人员在选择配置和设置参数时应该修改他们的方法。有关PCI以及如何使用这一强大技术的更多信息，请阅读这篇有用的文章相位相干成像(PCI)指南入门，以及这些有关PCI的常见问题。