الگوریتم مکان یابی سه بعدی عیب در وضعیت تراگذارهای گیرنده هم سطح در آزمون فراصوتی تافد

روش فراصوتی تافد (tofd) قادر به اندازه‌گیری موقعیت عیب بصورت دوبعدی و طول آن فقط در راستای عمق است. در این مقاله، با استفاده از روش‌های موقعیت‌یابی در تعیین موقعیت یک بازتابنده موج در سامانه‌های مختلفی از جمله رادار غیرفعال، اکوستیک و سونار، الگوریتمی برای مکان‌یابی سه عیب در روش فراصوتی تافد ارائه شده است. کمیت اصلی مورد استفاده در این روش‌ها تاخیر زمان رسیدن موج به تراگذارهای گیرنده است. روش تحلیلی مورد استفاده در این تحقیق با وجود برخورداری از مزیت سرعت در محاسبه، به خطای تاخیر زمان حساس است. این حساسیت برای هنگامی که فاصله تراگذارهای گیرنده از صفحه میانگین (صفحه‌ای با حداقل فاصله از تراگذارها) کم باشد، به شدت افزایش می‌یابد. علاوه بر آن در مواردی که تراگذارهای گیرنده کاملا هم سطح باشند، برای مسئله جوابی بدست نمی‌آید. در این مقاله الگوریتمی مبتنی بر حل بسته در شرایط تراگذارهای گیرندهِ هم سطح پیشنهاد شده است. در این الگوریتم با در نظر گرفتن مکانهایی فرضی برای تراگذارهای گیرنده، به صورت همزمان موقعیت هدف و مکان تراگذارهای گیرنده بدست می‌آیند. این موقعیت‌های فرضی به گونه‌ای بدست می‌آیند که فاصله آنها از صفحه میانگین اندازه قابل قبولی داشته باشد. برای تایید صحت عملکرد، از این الگوریتم در تعیین موقعیت یک عیب مصنوعی درون قطعه فولادی استفاده شد و نتایج قابل قبولی در کاهش حساسیت به خطا و عدم رسیدن به بن بست در حل مسئله در وضعیت هم سطح بودن تراگذارهای گیرنده بدست آمد.

An Algorithm for 3D Defect Positioning in the Case of Coplanar Transducers in Ultrasonic Time-of-Flight Diffraction Technique

The 2D position of a defect as well as its throughthickness length can be measured by ultrasonic timeofflight diffraction technique (TOFD). By considering the methods used for detecting and positioning a target in radar, acoustic and sonar systems, an algorithm was developed for 3D positioning of defects in TOFD measurements. In this algorithm, the unknown parameter to be determined is the time difference of arrival (TDOA). While the developed algorithm is sufficiently fast, it suffers from various errors affecting the TDOA. The sensitivity of TDOA to errors is more noticeable when the distance between the receivers and the midplane (a plane with a minimum distance from the receivers) is small. This problem cannot be easily resolved when the receivers are coplanar. In this paper, using a closed form solution, a new algorithm is proposed for solving this problem. In this algorithm, by considering hypothetical locations for receivers, both the target (defect) and the positions of receivers are simultaneously verified. These hypothetical positions are obtained in such a way that their distances from the midplane is within acceptable limits. To validate the algorithm, it is used for determining the position of an artificial defect in a carbon steel block. The results prove that the algorithm is accurate and can be used in case of 3D TOFD measurements in which the receivers are usually coplanar.