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Test ultrasonici a impulsi echi

1940
  • Floyd Firestone
Tecnico che esegue un test a ultrasuoni con eco a impulsi su un tubo metallico in un laboratorio.

Il metodo dell'eco a impulsi è alla base della maggior parte delle ultrasuoni 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 acustico impedenza, come una fessura, un vuoto o la parete posteriore del materiale, una parte dell'energia dell'onda viene riflessa.

L'onda riflessa, o eco, torna al trasduttore. L'elemento piezoelettrico converte l'energia acustica di ritorno in un segnale elettrico. Il componente ricevitore del pulsatore-ricevitore amplifica questo debole segnale. L'orologio interno del sistema misura il tempo preciso trascorso tra la trasmissione iniziale dell'impulso e la ricezione dell'eco. Questo tempo è noto come "tempo di volo" (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 test

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

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