声束的形成
A resposta de qualquer sistema de teste ultrassônico é uma combinação de fatores: o transdutor utilizado, o tipo de instrumento utilizado e suas configurações e as propriedades acústicas do material de teste. As respostas produzidas por transdutores de Phased Array, como aquelas de quaisquer outros transdutores ultrassônicos para END, serão relacionadas tanto aos parâmetros de projeto do transdutor, como frequência, tamanho e amortecimento mecânico, quanto aos parâmetros do pulso de excitação que são utilizados para acioná-lo.
Quatro parâmetros importantes do transdutor terão vários efeitos interrelacionados no desempenho.
Frequência — Conforme observado na seção anterior, a frequência de teste tem um efeito significativo no comprimento do campo próximo e na propagação do feixe. Na prática, as frequências mais altas podem fornecer melhor relação sinal-ruído do que as frequências mais baixas, uma vez que oferecem um foco potencialmente mais nítido e, portanto, um ponto focal mais estreito e otimizado. Ao mesmo tempo, a penetração em qualquer material de teste diminuirá com a frequência devido ao aumento da atenuação do material conforme a frequência aumenta. As aplicações que envolvem caminhos de som muito longos ou materiais de teste que são altamente atenuantes ou dispersos exigirão o uso de frequências mais baixas. Normalmente, as sondas de Phased Array industriais são oferecidas com frequências entre 1 MHz e 15 MHz.
Tamanho do elemento — À medida que o tamanho dos elementos individuais em um array diminui, sua capacidade de direcionamento do feixe aumenta. O tamanho prático mínimo do elemento em sondas comerciais é normalmente de cerca de 0,2 mm. No entanto, se o tamanho do elemento for menor que um comprimento de onda, ocorrerão fortes lóbulos laterais indesejados.
Quantidade de elementos — À medida que a quantidade de elementos em um array aumenta, também aumenta a área de cobertura física da sonda e sua sensibilidade, capacidade de foco e capacidade de direção. Ao mesmo tempo, o uso de grandes arrays deve frequentemente ser balanceado com questões de complexidade e custo do sistema.
Pitch e abertura — Pitch é a distância entre os elementos individuais, a abertura é o tamanho efetivo de um elemento pulsante que geralmente é composto por um grupo de elementos individuais que são pulsados simultaneamente (abertura virtual). Para otimizar o alcance da direção, o pitch deve ser pequeno. Para obter sensibilidade ideal, propagação mínima do feixe indesejado e foco forte, a abertura deve ser grande. Os instrumentos atuais de Phased Array suportam mais comumente leis focais para aberturas de até 16 elementos. Sistemas mais avançados permitem aberturas de até 32 ou até 64 elementos.
Os principaisconceitos para uma compreensão geral do feixe de Phased Array podem ser resumidos da seguinte forma: um grupo de elementos é acionado com uma lei focal programada. Isso cria a abertura desejada do transdutor e as características do feixe.
