Hispanopedia Wiki
Articulo de referencia

Ultrasonidos de matriz de fase

Animación que muestra el principio de un escáner ultrasónico utilizado en imágenes médicas por ultrasonido. Consta de un oscilador formador de haces (TX) que produce una señal e...

Hispanopedia WikiContenido en espanolLectura gratuita
Animación que muestra el principio de un escáner ultrasónico utilizado en imágenes médicas por ultrasonido. Consta de un oscilador formador de haces (TX) que produce una señal electrónica compuesta por pulsos de ondas sinusoidales que oscilan a una frecuencia ultrasónica. Esta señal se aplica a una matriz de transductores ultrasónicos (T) en contacto con la superficie de la piel, los cuales la convierten en ondas ultrasónicas que viajan a través del tejido. La sincronización de los pulsos emitidos por cada transductor se controla mediante unidades de retardo programables (φ) , controladas por un sistema de control por microprocesador (C) . Las líneas rojas en movimiento representan los frentes de onda de las ondas ultrasónicas de cada transductor. Los frentes de onda son esféricos, pero se combinan ( superponen ) para formar ondas planas, creando un haz de sonido que viaja en una dirección específica. Dado que el pulso de cada transductor se retrasa progresivamente a lo largo de la línea, cada transductor emite su pulso después del que está debajo. Esto da como resultado un haz de ondas sonoras emitido en un ángulo (θ) con respecto a la matriz. Al modificar los intervalos de retardo de los pulsos, el ordenador puede escanear el haz de ultrasonidos en un patrón de barrido a través del tejido. Los ecos reflejados por tejidos de diferente densidad, recibidos por los transductores, permiten construir una imagen de las estructuras subyacentes.
Examen de soldadura mediante arreglo de fases. ARRIBA: La sonda de arreglo de fases emite una serie de haces para inundar la soldadura con sonido. ABAJO: El defecto en la soldadura aparece como una indicación roja en la pantalla del instrumento.

La ultrasonografía de matriz de fase ( PA ) es un método avanzado de ensayo ultrasónico con aplicaciones en imagen médica y ensayos no destructivos industriales . Entre sus aplicaciones más comunes se encuentran el examen no invasivo del corazón y la detección de defectos en materiales manufacturados , como soldaduras . Las sondas de un solo elemento (no de matriz de fase ) , conocidas técnicamente como sondas monolíticas , emiten un haz en una dirección fija. Para analizar un gran volumen de material, una sonda convencional debe desplazarse físicamente (moviéndose o girándose) para barrer el haz a través del área de interés. En cambio, el haz de una sonda de matriz de fase se puede enfocar y barrer electrónicamente sin necesidad de mover la sonda. El haz es controlable gracias a que la sonda de matriz de fase está compuesta por múltiples elementos pequeños, cada uno de los cuales puede activarse individualmente con una sincronización calculada por ordenador. El término "fase" se refiere a la sincronización, y el término "matriz" a los múltiples elementos. El ensayo ultrasónico de matriz de fase se basa en los principios de la física ondulatoria , que también tienen aplicaciones en campos como la óptica y las antenas electromagnéticas .

Principio de funcionamiento

La sonda PA consta de numerosos transductores ultrasónicos pequeños , cada uno de los cuales puede activarse de forma independiente. Al variar la sincronización, por ejemplo, retrasando progresivamente el pulso de cada transductor a lo largo de la línea, se genera un patrón de interferencia constructiva que produce un haz ultrasónico casi plano con un ángulo fijo, dependiendo del retardo progresivo. En otras palabras, al modificar el retardo progresivo, el haz puede dirigirse electrónicamente. Puede recorrer el tejido u objeto examinado como un foco, y los datos de múltiples haces se combinan para crear una imagen visual que muestra una sección transversal del objeto.

Uso en la industria

El arreglo de fases se utiliza ampliamente para ensayos no destructivos (END) en varios sectores industriales, como la construcción , los oleoductos y la generación de energía . Este método es un método avanzado de END que se utiliza para detectar discontinuidades, es decir, grietas o defectos, y así 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 en cuanto a la detección de defectos y la velocidad de las pruebas. [ 1 ] Además de detectar defectos en los componentes, el arreglo de fases también se puede utilizar para mediciones de espesor de pared junto con pruebas de corrosión . [ 2 ] [ 3 ] El arreglo de fases se puede utilizar para los siguientes fines industriales:

  • Inspección de soldaduras [ 4 ]
  • Medidas de espesor
  • Inspección de corrosión
  • Bloques de validación/demostración de PAUT [ 5 ]
  • Inspección del material rodante (ruedas y ejes)
  • Bloques de calibración estándar PAUT y TOFD

Características

En una obra de construcción, un técnico inspecciona una soldadura de tubería en busca de defectos utilizando un instrumento de ultrasonidos de matriz de fases. El escáner, que consta de una estructura con ruedas magnéticas, mantiene la sonda en contacto con la tubería mediante un resorte. La zona húmeda es el acoplante ultrasónico que permite que el sonido penetre en la pared de la tubería.
  • El método más utilizado para la ecografía médica .
  • Múltiples elementos de sonda producen un haz orientable y enfocado. [ 6 ]
  • El tamaño del punto focal depende de la apertura activa de la sonda (A), la longitud de onda ( λ ) y la distancia focal (F). [ 7 ] El enfoque se limita al campo cercano de la sonda de matriz de fase.
    • Tamaño del punto focal=Fλ/A{\displaystyle {\text{Tamaño del punto focal}}=F\lambda /A}
    • Campo cercano=A2/4λ{\displaystyle {\text{Campo cercano}}=A^{2}/4\lambda }
  • Genera una imagen que muestra un corte transversal del objeto.
  • En comparación con los sistemas de ensayo ultrasónicos convencionales de un solo elemento , los instrumentos y sondas fotoacústicas son más complejos y costosos.
  • En la industria, los técnicos de PA requieren más experiencia y capacitación que los técnicos de UT convencionales.

Estándares

Comité Europeo de Normalización (CEN)

  • prEN 16018, Ensayos no destructivos - Terminología - Términos utilizados en ensayos ultrasónicos con arreglos de fases
  • ISO/WD 13588, Ensayos no destructivos de soldaduras – Ensayos ultrasónicos – Uso de tecnología de arreglo de fases (semi)automatizada.

Véase también

Referencias

  1. ↑ Inspección de corrosión bajo soportes de tuberías. Consultado el 13 de julio de 2012.
  2. ↑ Arreglo de Fase (PA). Consultado el 13 de julio de 2012.
  3. ↑ Mapeo de corrosión con ultrasonidos de matriz de fases. Cumbre y exposición de inspección API 2011. Consultado el 13 de julio de 2012.
  4. ↑ ASTM, E2700 (2012). Ensayos no destructivos, vol. 3.03, Ensayos ultrasónicos de contacto de soldaduras mediante arreglos de fases . Conshohocken, PA: Sociedad Estadounidense para Pruebas de Materiales. págs. 1536–44 . ISBN  978-0-8031-8729-0.{{cite book}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  5. ↑ "Nde Flaw Tech" .
  6. ↑ ASTM, E2491 (2012). Ensayos no destructivos, vol. 3.03, Evaluación de las características de los instrumentos y sistemas de ensayo ultrasónico de arreglo de fases . Conshohocken, PA: Sociedad Estadounidense para Pruebas de Materiales. págs. 1358–75 . ISBN  978-0-8031-8729-0.{{cite book}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  7. ↑ Birring, Anmol (septiembre de 2008). "Selección de parámetros de arreglo de fases para pruebas de soldadura". Evaluación de materiales .

Libros

  • Código ASME para calderas y recipientes a presión . Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos, 2013. Sección V — Ensayo no destructivo . [Véase el artículo 4 — Métodos de examen ultrasónico para soldaduras . Párrafo E-474 Técnica de ultrasonido con arreglo de fases ]
  • FOCUS - Simulador de ultrasonido rápido orientado a objetos en C++ [Rutinas de MATLAB para crear y simular arreglos de fase]
  • Simulador animado de antena de fase [se requiere registro después de 5 minutos de uso]