Os princípios básicos do teste ultrassônico ainda são aplicados
Para começar, é importante lembrar que o método de focalização total (TFM) está sujeito às mesmas leis físicas que regem o teste ultrassônico convencional (UT) e o Phased Array (PA). O foco eletrônico com Phased Array é a capacidade de convergir as múltiplas frentes de onda dos elementos individuais da sonda em uma pequena área, que é chamada de ponto focal. Essa convergência só é possível dentro do campo próximo da sonda Phased Array.
O fim do campo próximo corresponde ao último máximo do campo de pressão ao longo do eixo de propagação de um feixe ultrassônico não focalizado. Ele é definido pelos parâmetros da sonda, como tamanho do elemento e frequência, bem como a velocidade do som no material. No PA, o campo próximo é a zona onde o foco pode acontecer. Fora dessa faixa, a inspeção é considerada desfocada e a amplitude e resolução do feixe deterioram no trajeto do som, assim como com UT convencional. Com TFM, aplicam-se os mesmos limites de foco e de campo próximo, o que significa que o que é verdadeiro para PAUT é verdadeiro para TFM.
Considerações sobre as características da sonda e as compensações da capacidade de enfoque
A frequência, o tamanho do elemento e o número de elementos de uma sonda são alguns dos fatores que afetam a configuração e a qualidade da inspeção. Por exemplo, uma vez que o comprimento do campo próximo é diretamente proporcional à frequência da sonda e ao tamanho da abertura, uma sonda com uma frequência mais alta e uma abertura ativa maior é capaz de focar mais longe da face da sonda, proporcionando assim uma região focada maior e imagem TFM melhorada. Por outro lado, a resolução próxima à superfície é afetada negativamente.
Depender de testes experimentais para determinar a sonda ideal para configurações de TFM é impraticável, devido a todas as variáveis envolvidas. Isso demonstra por que uma ferramenta de modelagem é essencial para a configuração de inspeção do TFM.
A necessidade de ferramentas de modelagem para a seleção de sondas para inspeção TFM
A ferramenta de modelagem Mapa de Influência Acústica (AIM) onboard do detector de defeitos OmniScan™ X3 ajuda a prever a qualidade do sinal TFM resultante. Ele exibe a resposta ultrassônica esperada fornecida por uma determinada combinação de sonda e calço para um determinado refletor usando um conjunto de ondas selecionado. Dessa forma, ele pode ajudá-lo a fazer as escolhas certas, incluindo a sonda e o calço apropriados para sua configuração.
Se você pensar no AIM como um mapa de calor mostrando onde a resposta de amplitude é mais forte, o Índice de Sensibilidade é similar ao da temperatura máxima. Não há limite rígido para o quão “quente” pode ficar, mas quanto mais quente, melhor. Comparando o Índice de Sensibilidade previsto do AIM gerado para um determinado conjunto de parâmetros (ou seja, a sonda selecionada, calço, forma e ângulo do refletor, conjunto de onda, etc.) para outro AIM, você terá uma boa ideia de qual configuração terá o melhor desempenho para suas necessidades de inspeção.
Objetivo: Exemplo do impacto do passo da sonda na sensibilidade para TFM
As capturas de tela a seguir são simulações AIM em que a frequência da sonda (5 MHz), bem como outras configurações, são as mesmas, mas os tamanhos dos elementos (pitch) são diferentes. Neste exemplo, quando o tamanho dos elementos é aumentado no eixo ativo, o Índice de Sensibilidade também aumenta.
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Modelo de sonda 5L64-A32: abertura ativa total de 32 × 10 mm, passo de 0,5 mm, elevação de 10 mm, conjunto de onda de eco de pulso TT |
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Modelo de sonda 5L64-A12: abertura ativa total de 38,4 × 10 mm, passo de 0,60 mm, elevação de 10 mm, conjunto de onda de eco de pulso TT |
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Modelo de sonda 5L64-NW1: abertura ativa total de 64 × 7 mm, passo de 1,00 mm, elevação de 7 mm, conjunto de onda de pulso-eco TT |
Objetivo: Exemplo do impacto da frequência da sonda na sensibilidade e na cobertura
A frequência da sonda também tem um impacto na simulação do AIM e, em última análise, na inspeção TFM: quanto maior a frequência da sonda, mais longe está a transição do campo próximo para o campo distante. Observe nos exemplos abaixo que o valor do Índice de Sensibilidade é mais alto com a sonda de frequência mais alta e a coloração AIM é mais consistente em todo o salto completo, o que significa menos variação na amplitude e, portanto, no tamanho da indicação, com o aumento do caminho do som.
Modelo de sonda 5L64-A32: frequência de 5 MHz, abertura ativa total de 32 × 10 mm, pitch de 0,5 mm, elevação de 10 mm, conjunto de onda TT-TT
Índice de sensibilidade: 18,68
Modelo de sonda 10L64-A32: frequência de 10 MHz, abertura ativa total de 32 × 10 mm, pitch de 0,5 mm, elevação de 10 mm, conjunto de onda TT-TT
Índice de sensibilidade: 27,38
Além de uma ferramenta de modelagem prática, como AIM, a preparação adequada e um bom plano de varredura TFM deve sempre incluir a estratégia da sonda e os testes de viabilidade para garantir que a área de interesse seja coberta adequadamente e a qualidade do sinal seja boa.
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