Ultrasonidos de matriz en fase - Phased array ultrasonics
Los ultrasonidos de matriz en fase ( PA ) es un método avanzado de pruebas ultrasónicas que tiene aplicaciones en imágenes médicas y pruebas industriales no destructivas . Las aplicaciones comunes son examinar el corazón de manera no invasiva o encontrar fallas en materiales manufacturados como soldaduras . Las sondas de un solo elemento ( matriz sin fase ) , conocidas técnicamente como sondas monolíticas , emiten un haz en una dirección fija. Para probar o interrogar un gran volumen de material, se debe escanear físicamente (mover o girar) una sonda convencional para barrer el rayo a través del área de interés. Por el contrario, el haz de una sonda de matriz en fase se puede enfocar y barrer electrónicamente sin mover la sonda. El haz es controlable porque una sonda de matriz en fase está formada por múltiples elementos pequeños, cada uno de los cuales puede pulsarse individualmente en un tiempo calculado por computadora. El término en fase se refiere a la sincronización y el término matriz se refiere a los elementos múltiples. Las pruebas ultrasónicas de matriz en fase se basan en los principios de la física de las ondas , que también tienen aplicaciones en campos como la óptica y las antenas electromagnéticas .
Principio de funcionamiento
La sonda PA consta de muchos pequeños transductores ultrasónicos , cada uno de los cuales puede pulsarse de forma independiente. Al variar la sincronización, por ejemplo, haciendo que el pulso de cada transductor se retrase progresivamente en la línea, se establece un patrón de interferencia constructiva que da como resultado la radiación de un haz ultrasónico cuasiplano en un ángulo establecido dependiendo del retraso de tiempo progresivo. En otras palabras, al cambiar el retardo de tiempo progresivo, el haz se puede dirigir electrónicamente. Se puede barrer como una luz de búsqueda a través del tejido u objeto que se está examinando, y los datos de múltiples haces se juntan para crear una imagen visual que muestra un corte a través del objeto.
Uso de phased array en la industria
La matriz en fase se usa ampliamente para pruebas no destructivas (NDT) en varios sectores industriales, como construcción , tuberías y generación de energía . Este método es un método NDT avanzado que se utiliza para detectar discontinuidades, es decir, grietas o fallas y, por lo tanto, determinar la calidad de los componentes. Debido a la posibilidad de controlar parámetros como el ángulo del haz y la distancia focal, este método es muy eficiente con respecto a la detección de defectos y la velocidad de la prueba. Además de detectar fallas en los componentes, la matriz en fase también se puede utilizar para mediciones de espesor de pared junto con pruebas de corrosión . La matriz en fase se puede utilizar para los siguientes fines industriales:
- Inspección de soldaduras
- Medidas de espesor
- Inspección de corrosión
- Bloques de validación / demostración de PAUT
- Inspección de material rodante (ruedas y ejes)
- Bloques de calibración estándar PAUT y TOFD
Características de la matriz en fase
- El método más utilizado para la ecografía médica .
- Múltiples elementos de sonda producen un rayo orientable y enfocado.
- El tamaño del punto focal depende de la apertura activa de la sonda (A), la longitud de onda ( λ ) y la distancia focal (F). El enfoque se limita al campo cercano de la sonda de matriz en fase.
- Produce una imagen que muestra un corte a través del objeto.
- En comparación con los sistemas de prueba ultrasónicos de un solo elemento convencionales, los instrumentos y sondas de megafonía son más complejos y costosos.
- En la industria, los técnicos de megafonía requieren más experiencia y formación que los técnicos de UT convencionales.
Estándares
- prEN 16018, Pruebas no destructivas. Terminología. Términos utilizados en las pruebas ultrasónicas con arreglos en fase.
- ISO / WD 13588, Ensayos no destructivos de soldaduras - Ensayos ultrasónicos - Uso de tecnología de matriz en fase (semi) automatizada
Ver también
- Phased array (teoría general y telecomunicaciones electromagnéticas).
- Óptica de matriz en fase
Referencias
Libros
- Código ASME para calderas y recipientes a presión . Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos, 2013. Sección V - Examen no destructivo . [Ver artículo 4 - Métodos de examen ultrasónico para soldaduras . Para E-474 UT-Phased Array Technique ]
enlaces externos
- FOCUS - Simulador de ultrasonido C ++ orientado a objetos rápido [rutinas de MATLAB para crear y simular arreglos en fase]
- Simulador animado de matriz en fase [es necesario registrarse después de 5 minutos de uso]
- Recurso educativo Phased Array Tutorial de Olympus