Penggunaan phased array untuk deteksi cacat ultrasonik menawarkan sejumlah keunggulan:

• Meningkatkan kecepatan pemeriksaan secara signifikan, hingga 10 hingga 100 kali lebih cepat.

• Mengurangi kemungkinan kesalahan, karena pergeseran transversal sensor terhadap sumbu las dapat dihilangkan.

• Meningkatkan kandungan informasi dan keandalan pengujian, berkat langkah pemindaian yang kecil, penggunaan sudut masuk yang berbeda, serta kapasitas perangkat untuk memproses dan menyimpan hasil pemindaian.

Metode diagnostik ultrasonik menggunakan phased array didasarkan pada prinsip yang sama dengan diagnostik ultrasonik pada umumnya:

• Pembangkitan dan transformasi gelombang ultrasonik

• Kemampuan gelombang ultrasonik untuk dipantulkan oleh cacat atau ketidakteraturan material

Phased array adalah sekumpulan elemen piezoelektrik yang terpasang pada satu substrat tunggal. Tiga tipe grid utama yang digunakan adalah: linear, dua dimensi, dan annular. Yang paling umum adalah phased array linear (FA), digunakan dalam lebih dari 99% kasus.

Jumlah elemen dalam grid dapat berkisar dari sepuluh hingga beberapa ratus. Elemen yang digunakan untuk memancarkan dan/atau menerima getaran ultrasonik disebut grup aktif. Dengan mengubah jumlah elemen dalam grup aktif, pengguna dapat mengubah ukuran aperture virtual dari probe virtual.

Dengan bantuan blok elektronik khusus, waktu tunda eksitasi setiap elemen dapat diatur untuk mengubah fokus, sudut masuk, dan titik input ultrasonik. Proses serupa terjadi saat getaran ultrasonik diterima.

Fitur-fitur phased array ini memungkinkan implementasi hampir semua skema pengujian melalui perangkat lunak, sehingga proses pemindaian mekanis menjadi lebih sederhana.

Seperti pada PET konvensional, pemantauan FA dapat dilakukan menggunakan gelombang transversal atau longitudinal:

• Gelombang transversal biasanya digunakan untuk memeriksa las, mencari retakan vertikal, dan lain-lain.

• Gelombang longitudinal memungkinkan identifikasi stratifikasi, inklusi, perubahan ketebalan dinding, dan masalah internal lainnya.

Teknologi Phased Array

Sistem phased array menggunakan prinsip eksitasi gelombang bertahap (phased wave excitation), dengan mengubah waktu antar pulsa sedemikian rupa sehingga front gelombang individual yang dihasilkan oleh setiap elemen dalam array berinteraksi satu sama lain untuk meningkatkan atau mengurangi energi ke arah tertentu. Hal ini memungkinkan kontrol bentuk sinar suara secara efektif.

Phased array adalah sekumpulan beberapa kristal yang digabung secara struktural dalam satu tubuh. Prinsip fisik kerja phased array pada detektor cacat ultrasonik adalah: semua kristal menghasilkan gelombang ultrasonik yang membentuk sinar ultrasonik secara kompleks. Kontrol elektronik terhadap sudut masuk sinar ultrasonik dan analisis pantulan gema memungkinkan secara real-time menampilkan S-scan di layar detektor cacat, dalam bentuk gambar dua dimensi penampang material.

Kristal array (sebagai transduser) adalah sekumpulan elemen piezoelektrik. Generator mengontrol semua elemen untuk membentuk sinar. Output generator adalah sinyal amplitudo normal secara real-time yang setara dengan A-scan standar.

Dengan demikian, metode phased array adalah sekumpulan A-scan, jumlahnya tergantung pada jumlah transduser. Dari sekumpulan A-scan ini, pengguna kemudian dapat membangun S-scan, yang memungkinkan visualisasi struktur material.

Metode phased array merupakan teknologi yang lebih maju dibanding kontrol ultrasonik tradisional (menggunakan konverter satu elemen). Dengan menggunakan konverter multi-elemen, produktivitas kontrol meningkat, kualitas dan visibilitas hasil juga meningkat.

Keunggulan Metode Ultrasonik Phased Array

• Dapat menghasilkan berbagai sudut masuk sinar dengan satu transduser, sehingga mencakup area yang lebih luas untuk deteksi cacat.

• Cakupan yang lebih besar memungkinkan mengurangi kecepatan pemindaian dan meningkatkan resolusi kontrol.

• Mendapatkan gambar nyata posisi dan ukuran cacat lebih cepat dibandingkan metode ultrasonik klasik.

• Laporan disajikan dalam bentuk gambar, memudahkan staf memahami hasil kontrol.

• Fungsi sector scan meningkatkan kemampuan mengenali cacat dan meningkatkan produktivitas kontrol dengan memindai volume lebih besar dalam satu scan.

• Geometri gema yang dapat diatur meminimalkan indikasi palsu.

• Array phased memungkinkan pemeriksaan bagian dengan bentuk kompleks tanpa harus memindahkan objek atau sensor.

• Fleksibilitas kontrol pada bentuk kompleks.

• Pengaturan mudah dan penyimpanan tak terbatas dari konfigurasi kontrol.

• Keuntungan finansial: menghemat waktu dan biaya tenaga kerja operator, memperpanjang umur transduser, tidak perlu cairan kontak.

• Menyederhanakan desain scanner dan meningkatkan resolusi.

• Memungkinkan mendeteksi cacat yang tidak selalu terdeteksi oleh ultrasonik klasik.

• Kontrol pada ketebalan besar dan material kasar.