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Test ultrasonici a impulsi echi

1940
  • Floyd Firestone
Tecnico che esegue un test ultrasonico a impulsi echi su un tubo metallico in un laboratorio.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

Il metodo dell'eco a impulsi è alla base della maggior parte delle ultrasonico test. Un trasduttore emette un breve impulso sonoro ad alta frequenza in un materiale. Questo impulso viaggia fino a colpire un limite o un difetto, riflettendo una parte dell'energia come eco. Lo stesso trasduttore rileva l'eco e il tempo di volo viene utilizzato per calcolare la profondità del riflettore, consentendo il rilevamento dei difetti e la misurazione dello spessore.

La tecnica dell'eco a impulsi funziona secondo il semplice principio della temporizzazione delle onde sonore. Un dispositivo specializzato chiamato pulser-ricevitore genera un impulso elettrico ad alta tensione. Questo impulso viene inviato a un trasduttore, che contiene un elemento piezoelettrico che vibra in risposta, creando un'onda ultrasonica ad alta frequenza. Quest'onda si propaga attraverso il materiale in esame. Quando incontra un'interfaccia con un diverso impedenza acustica, 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 acustico 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).

Conoscendo la velocità del suono nel materiale specifico in esame ([latex]c[/latex]), la distanza ([latex]d[/latex]) dal riflettore può essere calcolata con la formula [latex]d = (c per ToF) / 2[/latex]. La divisione per due è necessaria perché il tempo misurato tiene conto del viaggio del suono verso il riflettore e viceversa. I risultati vengono generalmente visualizzati su uno schermo sotto forma di A-scan, che traccia l'ampiezza del segnale rispetto al tempo, consentendo a un operatore esperto di identificare la posizione, le dimensioni e l'orientamento dei difetti interni.

UNESCO Nomenclature: 3322
- Scienza dei materiali

Tipo

Metodo di prova

Interruzione

Rivoluzionario

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • sviluppo del sonar per il rilevamento subacqueo
  • scoperta dell'effetto piezoelettrico da parte di Jacques e Pierre Curie
  • comprensione fondamentale della propagazione delle onde sonore nei solidi
  • necessità industriale di rilevamento di difetti interni nella produzione e nelle infrastrutture

Applicazioni

  • ispezione delle saldature in strutture critiche
  • misurazione dello spessore di tubi e serbatoi
  • ecografia medica per l'imaging degli organi
  • ispezione di materiali compositi aerospaziali per delaminazione
  • mappatura della corrosione nell'industria petrolifera e del gas

Brevetti:

  • US2280226

Idee e potenziali innovazioni

  • Misurazione autonoma dello spessore di grandi serbatoi di stoccaggio tramite droni
  • biosensori impiantabili per monitorare in tempo reale la guarigione delle fratture ossee
  • controllo di qualità in situ per la stampa 3D di metalli mediante trasduttori incorporati
  • dispositivi portatili per i proprietari di case per rilevare le termiti all'interno delle pareti
  • ultrasonico systems for monitoring food and beverage levels in sealed containers
  • rilevamento non invasivo di blocchi di condotte per sistemi idrici comunali
  • indossabile technology to monitor muscle fatigue and strain in athletes
  • sistemi di ispezione ferroviaria automatizzati montati sui treni ad alta velocità
  • robot sottomarini cingolati per l'ispezione di strutture sottomarine
  • analisi acustica della maturazione dei frutti su linee di raccolta automatizzate
Correlato a: eco a impulsi, test a ultrasuoni, NDT, rilevamento di difetti, tempo di volo, trasduttore, riflessione, ispezione, test sui materiali, Floyd Firestone.

Contesto storico

Test ultrasonici a impulsi echi

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(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

decimo anno anniversario

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