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Teste ultrassônico de matriz faseada (PAUT)

1980
Técnico realizando o teste ultrassônico Phased Array em um componente de metal em uma fábrica.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

Matriz de fase Ultrassônico O teste (PAUT) emprega um transdutor multi-elemento onde cada elemento é pulsado independentemente com atrasos de tempo precisos, calculados por computador. Controlando essa fase, o feixe ultrassônico resultante pode ser direcionado, focalizado e escaneado eletronicamente sem a necessidade de mover fisicamente a sonda. Isso proporciona imagens rápidas e detalhadas de falhas, especialmente em geometrias complexas, superando as técnicas convencionais de elemento único.

O princípio fundamental da PAUT é a interferência construtiva e destrutiva de ondas, conforme descrito pelo princípio de Huygens. Uma sonda PAUT consiste em uma matriz de pequenos elementos transdutores individuais (de 16 a 256 ou mais). Um instrumento controlado por computador envia pulsos elétricos precisamente sincronizados para cada elemento. Se todos os elementos forem pulsados ​​simultaneamente, eles produzem um feixe ultrassônico padrão e reto. No entanto, ao introduzir pequenos atrasos entre o disparo de elementos adjacentes, cria-se uma defasagem na abertura da sonda.

Essa mudança de fase faz com que as ondas individuais interfiram de tal forma que a frente de onda combinada seja direcionada em um ângulo ou focalizada em uma profundidade específica. Por exemplo, atrasando progressivamente os pulsos de uma extremidade da matriz à outra, o feixe pode ser varrido por uma gama de ângulos, criando uma "varredura setorial" ou varredura em S. Isso permite que um grande volume de material seja inspecionado a partir de uma única posição da sonda. Da mesma forma, aplicando um padrão de temporização parabólica, o feixe pode ser focalizado, aumentando sua intensidade e melhorando a resolução em uma profundidade específica.

Este controle eletrônico oferece imensa flexibilidade e velocidade. Uma solda inteira pode ser inspecionada rapidamente combinando a varredura eletrônica ao longo do comprimento da matriz com a varredura angular. Os dados são frequentemente apresentados em imagens 2D ou 3D codificadas por cores de fácil interpretação (varreduras S, varreduras C), que fornecem uma representação mais intuitiva da localização e do tamanho da falha em comparação com a simples varredura A do ultrassom convencional.

UNESCO Nomenclature: 3322
Ciência dos materiais

Tipo

Método de teste

Interrupção

Substancial

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Tecnologia de antena de matriz faseada desenvolvida para radar e sonar
  • advances in microelectronics and digital signal processing for controlling many channels
  • métodos convencionais de teste ultrassônico de elemento único
  • Princípio de propagação de ondas de Huygens

Aplicações

  • Inspeção de soldas em usinas nucleares e oleodutos.
  • Indústria aeroespacial para inspeção de estruturas compostas e soldas por fricção.
  • Imagens médicas, particularmente em ecocardiografia e obstetrícia.
  • Mapeamento da corrosão em tanques de armazenamento e tubulações petroquímicas
  • Inspeção de componentes de geometria complexa, como pás de turbina.

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

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Relacionado a: phased array, PAUT, direcionamento de feixe, formação de feixe, END (Ensaios Não Destrutivos), imagem ultrassônica, matriz de transdutores, inspeção de solda, testes não destrutivos, escaneamento eletrônico.

Contexto histórico

Teste ultrassônico de matriz faseada (PAUT)

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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)

Princípios relacionados à invenção, inovação e tecnologia

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