全聚焦全解析-01-什麼是全聚焦？

全聚焦的歷史可以追溯到2004年，話說當年的11月份，C Holmes, B Drinkwater以及P Wilcox等人發表了一篇論文，題目叫“The post-processing of ultrasonic array data using the total focusing method”，翻譯成中文就是”使用全聚焦方法對超聲陣列資料進行後處理“。這也是全聚焦的說法第一次出現在公眾視野，但當時大部分人還只是把它當作是高校的一個研究方向未加重視。

回憶一下2004年的國內檢測裝置，當時的普通相控陣檢測技術也才剛剛起步，對普通相控陣的檢測原理、方法和資料分析、現場應用都還處於摸索階段。自然還無暇顧及這種剛出來的全新資料處理方法。

我們來看一下這篇文章裡都講了些什麼，也許能夠更好地幫助大家瞭解全聚焦技術的歷史。

首先這篇文章提到了實驗使用了一種後處理演算法Total Focusing Method（TFM），即全聚焦方法，該方法將檢視顯示的每一個點都做了聚焦處理，細心的童鞋有沒有注意到一個細節，我們經常提到的全聚焦方法，其實是一種資料處理方法，而不是資料採集方法，那資料採集方法是什麼涅？聽我後面再慢慢道來。

這篇文章還比較了全聚焦方法和超聲相控陣方法的差異，指出超聲相控陣方法是對晶片的激發和接收端都做時間延遲，以得到聲束的偏轉或者聚焦，進而可以形成實時的顯示影象，因而被用於醫學領域中的動態物體的超聲檢測（比如心臟跳動）。而在無損檢測領域，檢測物件通常是靜態的，因而可透過資料離線處理的方式得到全聚焦的影象。

從這裡我們可以理解為TFM全聚焦技術首次應用是在無損檢測領域，而不是醫學領域，這也打破了此前超聲檢測技術一直是先醫學後工業的老傳統，這是值得我們工業檢測人為之驕傲的地方。但當時的作者可能也沒有想到在16年後的今天，全聚焦技術已經可以做到實時顯示了，那這種技術是否在未來的醫療領域也被應用呢？我們不得而知，未來可期！

前面提到全聚焦指的是資料處理方法，該文章還提到它的資料採集方法是Full Matrix Capture（FMC）即全矩陣採集。使用FMC方法進行資料採集的一個關鍵優勢是它使得采集到的任何一個數據可以進行重新建立和儲存，並可以用於任何一個數據處理演算法。同時這種資料採集方法是一般的單晶探頭無法實現的。

使用FMC進行資料採集，之後再使用TFM演算法進行資料處理，可以使得顯示區域的每個資料點都聚焦，這也使得TFM演算法成為陣列資料處理的金標準（注：該文引用的TFM處理演算法出自Karaman等人1995年的一篇文章中），由此可知2004年的這篇文章是第一次將TFM運用於無損檢測行業的，而TFM演算法早在90年代就已有之。

文章裡還直觀地將幾種資料接收延遲處理型別做了個比較，下面是直觀的示意圖。

圖a顯示的是多個晶片接收延遲一致的時候，多晶片回波合成以後得到的是未聚焦的0度聲束。

圖b顯示的是接收延遲做了聚焦演算法處理，回波合成以後得到的是聚焦的0度聲束。

圖c顯示的是接收延遲做了角度偏轉演算法處理，回波合成以後得到的是未聚焦的角度偏轉聲束。

圖d顯示的是接收延遲做了角度偏轉+聚焦演算法處理，回波合成以後得到的是角度偏轉+聚焦的聲束，而且影象中的每個畫素點都按照此種資料處理方式進行處理，得到的就是全體積內的聚焦影象，所以此種演算法才被叫做TFM全聚焦方法。

OmniScan X3探傷儀是一款功能齊備的相控陣工具箱。其獨特創新的全聚焦方式（TFM）可以提供質量上乘的影象，從而有助於檢測人員充滿信心地識別缺陷；其效能強大的軟體功能和便捷的工作流程有助於檢測人員迅速地投入到工作中。

OmniScan X3不僅僅是OmniScan MX2的升級版儀器，它實際上是一款功能齊備的相控陣工具箱。得益於儀器的高階成像和分析能力，被測材料中的缺陷更加難以遁形。

更新換代檢測裝置，改用OmniScan X3探傷儀的5個原因

01

眼見為實

全聚焦方式（TFM）影象具有很高的清晰度，可使使用者在檢測過程中大受裨益。OmniScan X3探傷儀的高階全聚焦方式（TFM）處理工具包括一個可以消除回波和偽影的實時包絡功能，從而增強了探測到難以發現的微小缺陷的效能，如：細小的高溫氫致（HTHA）缺陷。一旦看到了影象，就很難駁斥其中顯示的結果。

未使用實時包絡功能：高溫氫致（HTHA）缺陷不太明顯

使用了實時包絡功能：高溫氫致（HTHA）缺陷明顯可見

02

全形度覆蓋

透過全矩陣捕獲（FMC）資料生成的全聚焦方式（TFM）影象不僅具有很高的解析度，而且還可以正確反映工件的幾何形狀，從而可使使用者更輕鬆地瞭解缺陷在工件中的位置和方向。使用者還可以同時觀察最多4種不同傳播模式的全聚焦方式（TFM）影象，並比較這些影象。這個功能有助於使用者發現具有異常方向的缺陷。

03

比較和確認

新的高階軟體工具可在檢測之前、之中、之後為使用者提供更多的優勢特性：

忘記了您的掃查計劃？ 沒有關係！我們可以在現場使用機載嚮導實時建立一個掃查計劃。聲束模擬器可以使使用者觀察到聲束，其中包括全聚焦方式（TFM）區域，並在現場根據需要對聲束進行調整。掃查計劃中包含一個聲學影響圖（AIM）工具，這個工具所生成的模型會向用戶表明最高探測靈敏度所在的區域，以及掃查覆蓋不到的區域。在檢測過程中，可以使用“分屏”形式同時顯示多個檢視，從而可使使用者將最多4種不同聲波傳播模式的結果進行比較。這個功能有助於驗證和表徵所探測到的缺陷型別，並確定放置定量游標的確切位置，從而可提高缺陷深度測量的準確性。在檢測之後，使用者可以使用OmniPC軟體對檢測資料進行分析。如今，OmniPC軟體為使用者提供了在螢幕上同時顯示兩個不同的檢測檔案並將檔案進行比較的選項。如果想要將焊縫每一側的檢視並排放在一起進行觀察，或者需要對比在不同檢測時間採集的檢視而跟蹤缺陷的發展情況，則這個功能可以大顯身手。

04

滿足使用者對速度的需求

多組顯示、較大的檔案容量、800%的高波幅範圍以及簡化的選單結構，都有助於加速檢測程序，而且加快檢測程序的功能還不只這些。此外，得益於包括全聚焦方式（TFM）影象在內的一些高階、靈活的資料解讀工具，還可以更快地完成分析操作。

05

大大地縮短了設定時間

擁有了可以更方便、更有效地配置儀器的多個功能，使用者可以立即投入到檢測工作中：

改進的快速校準：靈敏度、時間校正增益（TCG）同時完成多組配置對儲存的設定進行簡化的校準驗證簡潔的衍射時差（TOFD）選單去除了一些不必要的步驟