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Phased Array
Índice • Introducción a UT Phased Array • Nuevas Técnicas
• Aplicaciones Industriales • Ventajas
• El Futuro
Introducción a los ultrasonidos Phased Array
Qué es Phased Array ? • Palpadores Multicristal • Instrumentación electrónica que dirige y/o focaliza el haz ultrasónico
Palpadores Phased Array
Qué es Phased Array ? • Palpadores Multicristal • Instrumentación electrónica que dirige y/o focaliza el haz ultrasónico
Instrumentación Phased Array
Cómo funciona ? • Transmisión (Tx) • Cristales pulsados a intervalos de tiempo controlados • Control de la dirección y focalización del haz • Los retardos se conocen como Leyes Focales Tx
Dirección del haz
Focalización del haz
Como funciona ?
(continuación)
• Recepción (Rx) • Las formas de onda RF recibidas por cada cristal llegan retardadas y deben promediarse • Los retardos utilizados para alinear las señales se conocen como Leyes Focales Rx
• Ultrasonidos reflejados por una discontinuidad — Los cristales reciben ultrasonidos a diferentes intervalos de tiempo debido a los distintos recorridos del haz — Las señales son alineadas electrónicamente
Cómo funciona ?
(continuación)
Punto focal único
Y si la discontinuidad está más allá del punto focal ?
Cómo funciona ?
(continuación)
Solución = Focalización Dinámica en profundidad (Dynamic Depth Focusing)
Zona Focal
•
Las Leyes Focales Rx son modificadas para cada cristal
•
Resultado = Zona Focal Extendida
Cómo funciona ?
(continuación)
Ejemplo – Focalización Dinámica en Profundidad
Dynamic Depth Focusing (DDF)
Punto Focal único 25mm
Punto Focal único 75mm
Zona Focal Dinámica 25 to 75mm
•Bueno Cerca de la superficie
•Pobre Cerca de la superficie
•Bueno Cerca de la superficie
•Pobre Pared de fondo
•Bueno Pared de fondo
•Bueno Pared de fondo
Qué significa ? •
El haz ultrasónico transmitido (TX) puede ser dirigido y focalizado electrónicamente
•
El ultrasonido recibido (RX) también puede ser dirigido y focalizado
•
Focalización sobre una zona extendida, no sólo en un punto único = Focalización dinámica en profundidad (DDF: Dynamic Depth Focusing)
Nuevas Técnicas
Escaneado Sectorial (Sector scan) Múltiples Leyes Focales •El haz es barrido a través de distintos ángulos •Amplia cobertura sobre la muestra Orificios laterales taladrados
Pared de fondo
Escaneado electrónico Cada ciclo de la frecuencia de recurrencia (PRF) •La apertura se mueve a lo largo de la longitud del array •No se requiere ningún movimiento de arrastre (desplazamiento del palpador) •Se consigue una cobertura volumétrica completa
Cada ciclo de la frecuencia de recurrencia (PRF) •La apertura se mueve a lo largo de la longitud del array •No se requiere ningún movimiento de arrastre (desplazamiento del palpador) •Se consigue una cobertura volumétrica completa de la zona de unión soldada
Escaneado electrónico •Solo requiere movimiento de exploración en un eje
•Se consigue una total cobertura axial de la soldadura
Aplicaciones Industriales
Mapeado de corrosión Unión a solape - Aeronáutica
• Palpadores con membranas flexibles – explora sobre los remaches –detecta corrosión entre las uniones solapadas
Mapeado de corrosión
(continuación)
Unión a solape - Aeronáutica
Muestra de ensayo con remaches y palpador/escáner
Membrana flexible
Detección de corrosión Áreas inaccesibles
Área de inspección bajo platina de refuerzo
Discontinuidad
Reflexiones geométricas
Inspección de tuberías Discriminación de zonas Zone 1 Zone 2 Zone 3 Zone 4 Zone 5 Zone 6
•
Soldaduras en zonas – inspección con ondas focalizadas desde ambos lados. (corrientes Arriba/Abajo)
•
Inspección rápida y fiable de soldaduras (conforme ASME / API)
•
Mecánica más simple y más fiable – UT convencional = 1 palpador por zona – Phased Array = 1 palpador cubre todas las zonas
Inspección de tuberías
Datos de los canales de corriente arriba
(continuación)
Datos de los canales de corriente abajo
Umbral de las discontinuidades
Inspección de tuberías
Escáner automático y TD FocusScan
(continuación)
Sistema interfaz de aviso
Inspección de soldadura por haz de electrones (EBW)
• Inspección de la soldadura entre tapón y tubo • Profundidad de la soldadura = 60mm • Palpador = lineal, 80 elementos (cristales), 3MHz phased array • Cobertura completa = –Escaneado electrónico –Escaneado por barrido de ángulo
Inspección de soldadura por haz de electrones (EBW)
Datos del Canal 1, ángulo barrido (-16º to 0º)
Datos del Canall 2, ínidice de barrido
Datos del Canal 3, ángulo barrido (0º to +16º)
Soldaduras austeníticas
(continuación)
Proyecto “ITER” Reactor Termonuclear Internacional
Esquema del reactor JET TORUS
9 sectores constituyen un recipiente vacío alrededor del TORUS
Soldaduras austeníticas
(continuación)
Proyecto “ITER” Reactor Termonuclear Internacional Esquema de la muestra de ensayo soldada por EBW
Soldaduras austeníticas
(continuación)
Proyecto “ITER” Reactor Termonuclear Internacional
Raíz de un álabe de turbina
Ensayo de Composites Estructuras de aeronaves Estructura composite
Nido de abeja núcleo
Falta de adhesión
Delaminación
Ventajas •
Un solo palpador cubre distintos ángulos
•
Puede generar ondas longitudinales y transversales
•
Más gran resolución
•
Mayor mejora de la relación señal/ruido
•
Incremento de la penetración y la sensibilidad
El Futuro •
Instrumentación más barata, más rápida y más pequeña
•
Personal más experimentado / cualificado
•
Mejora de códigos y normas (p.e. ASME CC 2235)
•
Mayores aplicaciones para UT phased array
•
Herramientas para la simulación de aplicaciones