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Teste ultrassonográfico de pulso-eco

1940
  • Floyd Firestone
Technician conducting pulse-echo ultrasonic testing on a metal pipe in a laboratory.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

The pulse-echo method is the foundation of most ultrassônico Teste. Um transdutor emite um pulso sonoro curto e de alta frequência em um material. Esse pulso viaja até atingir uma interface ou falha, refletindo parte da energia de volta como um eco. O mesmo transdutor detecta esse eco, e o tempo de percurso é usado para calcular a profundidade do refletor, permitindo a detecção de falhas e a medição da espessura.

A técnica de pulso-eco opera com base no princípio simples de sincronização de ondas sonoras. Um dispositivo especializado, chamado emissor-receptor de pulsos, gera um pulso elétrico de alta voltagem. Esse pulso é enviado a um transdutor, que contém um elemento piezoelétrico que vibra em resposta, criando uma onda ultrassônica de alta frequência. Essa onda se propaga através do material em teste. Quando encontra uma interface com um material diferente, ela se propaga. impedância 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).

Conhecendo a velocidade do som no material específico que está sendo testado ([latex]c[/latex]), a distância ([latex]d[/latex]) até o refletor pode ser calculada usando a fórmula [latex]d = (c vezes ToF) / 2[/latex]. A divisão por dois é necessária porque o tempo medido leva em consideração o tempo de viagem do som até o refletor e o retorno. Os resultados são normalmente exibidos em uma tela como um gráfico A-scan, que plota a amplitude do sinal em função do tempo, permitindo que um operador treinado identifique a localização, o tamanho e a orientação de falhas internas.

UNESCO Nomenclature: 3322
Ciência dos materiais

Tipo

Método de teste

Interrupção

Revolucionário

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Desenvolvimento de sonar para detecção subaquática
  • Descoberta do efeito piezoelétrico por Jacques e Pierre Curie
  • compreensão fundamental da propagação de ondas sonoras em sólidos
  • necessidade industrial de detecção de falhas internas na fabricação e infraestrutura

Aplicações

  • Inspeção de soldas em estruturas críticas
  • Medição da espessura de tubos e tanques
  • ultrassonografia médica para visualização de órgãos
  • Inspeção de materiais compósitos aeroespaciais para detecção de delaminação.
  • Mapeamento da corrosão na indústria de petróleo e gás

Patentes:

  • US2280226

Ideias de Inovação Potencial

  • drone-based autonomous thickness gauging of large storage tanks
  • implantable bio-sensors for monitoring bone fracture healing in real-time
  • in-situ quality control for 3d metal printing using embedded transducers
  • handheld devices for homeowners to detect termites within walls
  • ultrassônico systems for monitoring food and beverage levels in sealed containers
  • non-invasive pipeline blockage detection for municipal water systems
  • vestível technology to monitor muscle fatigue and strain in athletes
  • automated rail inspection systems mounted on high-speed trains
  • subsea robotic crawlers for inspecting underwater structures
  • acoustic analysis of fruit ripeness on automated harvesting lines
Relacionado a: pulso-eco, ensaio ultrassônico, END (Ensaios Não Destrutivos), detecção de falhas, tempo de voo, transdutor, reflexão, inspeção, ensaio de materiais, Floyd Firestone.

Contexto histórico

Teste ultrassonográfico de pulso-eco

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(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

10º ano aniversário

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