行业现状
传统AIM的“单一”局限
TFM(Total Focusing Method,全聚焦方法)相控阵超声检测,最怕的不是“看不见缺陷”,而是“以为看见了,其实没照到”。
TFM假设ROI(关注区域)内的声束均匀覆盖——但物理上并非如此。波束扩散、几何扩散、折射损失、缺陷方向性等因素叠加后,ROI内不同位置的超声响应强度差异可达10dB 以上。在弱响应区,缺陷回波可能淹没在噪声基底中,扫一遍等于没扫。
AIM(Acoustic Influence Map,声学响应分布图)正是为解决这一痛点而诞生的工具。然而,当前国内外的传统AIM存在明显局限:只能显示单个阵列探头、单一TFM模态针对特定类型缺陷的声学响应分布情况。面对多探头布置、多模态协同的焊缝检测工艺,检测人员只能逐个探头、逐个模态反复比对,效率低、易遗漏。
创新突破
多组阵列×多模态×一张云图
汕头超声创新推出“多组阵列多模态全聚焦声学响应分布AIM云图”功能,已搭载于汕头超声相控阵全聚焦仪器软件(机载AIM仿真工具)。
它不仅完整覆盖传统声学响应分布图AIM的全部功能,更在三个维度实现关键突破:
多组阵列探头组合
它不仅完整覆盖传统声学响应分布图AIM的全部功能,更在三个维度实现关键突破:
多种TFM模态
支持10种以上模态组合的AIM融合,可单选或多选;
特定类型缺陷
区分两类缺陷模型——体积型(模拟气孔、夹渣等)、裂纹型(模拟裂纹、未熔合等,具方向性),按目标缺陷类型精准仿真。
在正式检测前,AIM可根据当前探头、楔块、工件几何、材料声速、目标缺陷类型等参数,预先仿真每个TFM模态在ROI内的声学响应分布,并以声学响应幅值分布图形式输出;同时支持多种融合方式,一张云图即可呈现组合声场的整体覆盖能力,检测人员即可借助云图做出正确选择,包括为检测配置选择合适的探头和楔块。
怎么看懂AIM云图?
AIM以颜色(dB)直观显示ROI内各处的超声响应幅值:红色为最优区间(0~-3dB),橙色次之(-3~-6dB),-6dB以下为冷色低响应区,颜色越冷代表信噪比越差、缺陷越难检出。AIM云图与工件、楔块几何模型同屏叠加显示,检测人员可在现场扫查前直观定位盲区与弱灵敏度区,避免漏检。

颜色直观反映ROI内各处的超声响应幅值
同一模态下,两种缺陷类型的AIM并不相同——必须按目标缺陷类型选择对应模型进行仿真,才能真实反映该类缺陷的声学响应。

4T模态:体积型缺陷AIM

4T模态:裂纹型缺陷(裂纹角-15°)AIM

4T模态:裂纹型缺陷(裂纹角-30°)AIM
软件中可自由勾选参与融合的阵列与TFM模态,支持单选或多选。

多组阵列多模态组合选择:10种TFM模态可单选或多选融合

10种TFM模态融合AIM云图
四大核心价值
声场覆盖设计依据
为“鹰眼”焊缝全息重构系统针对被检焊缝区域的声场覆盖仿真工艺设计提供依据。
灵敏度设置依据
为各单一TFM模态的灵敏度设置提供依据。
模态选择依据
为各类型缺陷的单一TFM模态选择提供依据——横向对比各模态AIM,可视化筛选对目标缺陷(裂纹/未熔合/气孔)检出能力最优的模态组合。
检测前工艺快速验证
可用于检测工作开始前的工艺快速验证,确认所使用的探头、楔块以及工艺参数设置是否最优,减少现场反复试块调试时间。
从仿真到工艺闭环
优化扫查方案
在现场探伤前预先仿真以下参数的耦合影响:
探头型号、晶片间距、频率
楔块角度、声折射
工件厚度、材料衰减
提前验证探头摆放位置、扫查范围是否合理,判断是否需要多模态TFM复合成像。
方案可记录、可用于工艺评审
AIM云图可作为TFM检测工艺文件的附件,证明所选用的模态在焊缝/检测区域具备足够的声学灵敏度。这对满足ASME BPVC Section V Article 4(2019年版起)的要求至关重要:
Mandatory Appendix XI——全矩阵捕获(FMC)
Nonmandatory Appendix F——焊缝的全矩阵捕获(FMC)检测
扫查计划须记录 examination volume coverage、joint geometry、wave sets、grid density、scan pattern。
AIM输出直接对应这些规范要求,可作为工艺评审的支撑证据。
预判缺陷检出局限性
AIM云图直观显示哪些深度/位置天生超声响应弱(冷色区域),便于在检测报告和工艺卡中明确标注局限性——如这一区域缺陷检出能力受限,需结合其他手段(如射线检测 RT、改变扫查方向或从另一侧补充扫查等)复核。
结语
AIM云图把TFM检测从“开盲盒”变成“看地图”——检测前就告诉你波束打到哪里、灵敏度多少、选什么模态。
从传统AIM的“单一探头、单一模态、单一视图”,到多组阵列多模态全聚焦声学响应分布AIM云图的“多探头组合、多模态融合、全域视图”,AIM不只是声场仿真绘图工具,更是TFM从“经验试错型检测”转向“模型驱动型检测”的核心支点,支撑整套检测工艺的标准化、模型化、可追溯化——检测方案与结果,可存档、可复用。
相关产品:CTS-PA64T"鹰眼"焊缝全息重构系统——国内首台多组阵列多模态全聚焦实时3D 超声影像融合焊缝检测装备,集成TFM、PCI、AIM、“鹰眼”焊缝全息实时3D成像等核心检测技术,TFM实时帧率高达100fps,支持10种以上全聚焦模态实时影像融合连续扫查。



