(Immagine generata a solo scopo illustrativo)
Quando un ultrasuoni Quando un'onda colpisce il confine tra due materiali diversi con un angolo, si rifrange o cambia direzione. Ciò è regolato dalla legge di Snell, che mette in relazione gli angoli di incidenza e di rifrazione con le velocità delle onde nei due mezzi: [latex]\frac{\sin\theta_1}{c_1} = \frac{\sin\theta_2}{c_2}[/latex]. Questo principio è fondamentale per le prove con travi angolari, utilizzate per ispezionare componenti come le saldature non accessibili direttamente dall'alto.
La legge di Snell è una pietra miliare della fisica delle onde, originariamente formulata per la luce ma ugualmente applicabile alle onde sonore. Nelle prove a ultrasuoni, è indispensabile per progettare ispezioni in cui è impossibile un approccio diretto. Questo è il caso più frequente dell'ispezione delle saldature, dove il tappo della saldatura impedisce di posizionare un trasduttore direttamente sulla superficie. Si utilizza invece un trasduttore a fascio angolare, che consiste in un elemento piezoelettrico montato su un cuneo di plastica.
La formula [latex]\frac{\sin\theta_1}{c_1} = \frac{\sin\theta_2}{c_2}[/latex] detta il comportamento, dove [latex]\theta_1[/latex] è l'angolo di incidenza nel primo mezzo (il cuneo), [latex]c_1[/latex] è la velocità del suono nel cuneo, [latex]\theta_2[/latex] è l'angolo di rifrazione nel secondo mezzo (il provino, per es.g., acciaio) e [latex]c_2[/latex] è la velocità del suono nel pezzo in esame. Scegliendo con cura l'angolo del cuneo e il materiale, gli ispettori possono generare un'onda di taglio o un'onda longitudinale con un angolo preciso e desiderato all'interno del pezzo in prova per interrogare efficacemente il volume della saldatura.
Un aspetto critico è la conversione di modo. Quando un'onda longitudinale colpisce un'interfaccia con un angolo, può generare sia un'onda longitudinale rifratta sia un'onda di taglio rifratta, ciascuna con un angolo diverso, come previsto dalla legge di Snell (poiché le onde di taglio e longitudinali hanno velocità diverse). I tecnici utilizzano spesso l'onda di taglio generata perché la sua lunghezza d'onda più corta offre una migliore sensibilità ai piccoli difetti.
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Legge di rifrazione di Snell per le onde ultrasoniche
(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)
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