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Prueba ultrasónica de pulso-eco

1940
  • Floyd Firestone
Técnico realizando pruebas ultrasónicas de pulso-eco en una tubería de metal en un laboratorio.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

El método de pulso-eco es la base de la mayoría de los ultrasónico pruebas. Un transductor emite un breve pulso de sonido de alta frecuencia en un material. Este pulso se desplaza hasta chocar con un límite o defecto, reflejando parte de la energía en forma de eco. El mismo transductor detecta este eco, y el tiempo de vuelo se utiliza para calcular la profundidad del reflector, lo que permite la detección de defectos y la medición del espesor.

La técnica de pulso-eco funciona según el sencillo principio de temporización de las ondas sonoras. Un dispositivo especializado denominado emisor-receptor de impulsos genera un impulso eléctrico de alto voltaje. Este impulso se envía a un transductor, que contiene un elemento piezoeléctrico que vibra en respuesta, creando una onda ultrasónica de alta frecuencia. Esta onda se propaga a través del material de ensayo. Cuando encuentra una interfaz con un impedancia acústica, such as a crack, void, or the back wall of the material, a portion of the wave’s energy is reflected.

The reflected wave, or echo, travels back to the transducer. The piezoelectric element converts this returning acústico energy back into an electrical signal. The receiver component of the pulser-receiver amplifies this weak signal. The system’s internal clock measures the precise time elapsed between the initial pulse transmission and the reception of the echo. This is known as the ‘time-of-flight’ (ToF).

Conociendo la velocidad del sonido en el material específico sometido a ensayo ([latex]c[/latex]), puede calcularse la distancia ([latex]d[/latex]) al reflector mediante la fórmula [latex]d = (c por ToF) / 2[/latex]. La división por dos es necesaria porque el tiempo medido tiene en cuenta el trayecto de ida y vuelta del sonido hasta el reflector. Los resultados suelen mostrarse en una pantalla en forma de A-scan, que representa la amplitud de la señal en función del tiempo, lo que permite a un operador cualificado identificar la ubicación, el tamaño y la orientación de los defectos internos.

UNESCO Nomenclature: 3322
- Ciencia de los materiales

Tipo

Método de prueba

Ruptura

Revolucionario

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Desarrollo de sonares para detección submarina
  • descubrimiento del efecto piezoeléctrico por Jacques y Pierre Curie
  • Comprensión fundamental de la propagación de ondas sonoras en sólidos.
  • Necesidad industrial de detección de fallas internas en la fabricación y la infraestructura

Aplicaciones

  • Inspección de soldaduras en estructuras críticas
  • Medición de espesores de tuberías y tanques
  • ecografía médica para obtener imágenes de órganos
  • Inspección de materiales compuestos aeroespaciales para detectar delaminación
  • Mapeo de la corrosión en la industria del petróleo y el gas

Patentes:

  • US2280226

Ideas para posibles innovaciones

  • Medición de espesores autónoma mediante drones de grandes tanques de almacenamiento
  • Biosensores implantables para monitorizar la curación de fracturas óseas en tiempo real
  • Control de calidad in situ para impresión 3D de metal mediante transductores integrados
  • Dispositivos portátiles para que los propietarios detecten termitas dentro de las paredes.
  • ultrasónico systems for monitoring food and beverage levels in sealed containers
  • Detección no invasiva de obstrucciones en tuberías para sistemas de agua municipales
  • wearable technology to monitor muscle fatigue and strain in athletes
  • sistemas automatizados de inspección ferroviaria montados en trenes de alta velocidad
  • Rastreadores robóticos submarinos para inspeccionar estructuras submarinas
  • Análisis acústico de la madurez de la fruta en líneas de cosecha automatizadas
Relacionado con: pulso-eco, ensayo por ultrasonidos, END, detección de defectos, tiempo de vuelo, transductor, reflexión, inspección, ensayo de materiales, Floyd Firestone.

Contexto histórico

Prueba ultrasónica de pulso-eco

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(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

décimo año aniversario

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