Phased Array e TOFD
Le tecnologie in breve
Le nuove tecnologie per il controllo con metodo ultrasonoro stanno prendendo sempre più piede nell’industria mondiale rimpiazzando, man mano, la tecnologia convenzionale e il metodo radiografico.
Il controllo ultrasonoro è da sempre uno dei metodi principe per il controllo volumetrico; tuttavia è inutile nascondere il fatto che la tecnologia convenzionale comporti alcuni svantaggi:
- non vi è nessuna registrazione dell’ispezione se non un elenco delle indicazioni riscontrate e questo non permette una ri-analisi dei risultati senza eseguire nuovamente il test;
- la mancanza di una registrazione rende impossibile garantire che un componente sia stato verificato effettivamente e secondo i parametri corretti;
- l’analisi delle discontinuità al fine di comprenderne la natura è completamente nelle mani dell’operatore.
Le tecnologie Phased Array e TOFD si pongono, innanzitutto, l’obbiettivo di annullare questi svantaggi e introdurre nuove e affascinanti funzionalità.
Il metodo Phased Array
Il termine Phased Array si riferisce all’impiego di una sonda ultrasonora composta da una matrice di cristalli che vengono attivati in fase per poter controllarne il fascio.
Questa nuova tecnologia porta con se alcuni termini che non siamo abituati ad utilizzare negli ultrasuoni convenzionali:
- le aperture sono il numero di cristalli della sonda o del gruppo utilizzati simultaneamente nell’ispezione;
- il numero di pulsatori indica il quantitativo di cristalli che possono essere eccitati simultaneamente dallo strumento;
- il numero di canali indica il quantitativo massimo di aperture utilizzabili dallo strumento;
- XX:YY indica rispettivamente il numero di pulsatori (XX) e di canali (YY) di uno strumento (es: il SIUI SyncScan 3 è un 64:128).
La tecnologia Phased Array, sfrutta il ritardo di fase nella pulsazione dei vari cristalli per generare un fascio ultrasonoro di forma variabile secondo quanto desiderato.
L’ultrasuono riflesso dall’indicazione verrà quindi acquisito con differenti ritardi dai vari cristalli e il sistema potrà calcolarne forma e posizione.
Le potenzialità di questa tecnologia sono:
- possibilità di adattare forma e inclinazione del fascio ultrasonoro alle caratteristiche del componente in esame e alle discontinuità attese;
- possibilità di regolare modificare il punto focale del controllo, aumentando risoluzione e sensibilità nell’area d’interesse;
- possibilità di eseguire più scansioni con diverse impostazioni simultaneamente riducendo i tempi di indagine e aumentandone la precisione;
- una sola sonda copre quindi innumerevoli applicazioni;
- il controllo è registrato con riferimento alla posizione e può essere analizzato anche successivamente all’ispezione.
Il metodo TOFD
Il termine TOFD è l’acronimo di Time Of Flight Diffraction e il controllo ultrasonoro basato su questo principio utilizza gli echi diffratti dai vertici di un’indicazione.
Anziché l’ampiezza dell’onda ultrasonora, per determinare posizione e dimensione delle discontinuità, gli strumenti TOFD utilizzano il ritardo con cui gli echi diffratti vengono letti.
Il metodo è basato su una o più coppie di sonde di cui una trasmittente ed una ricevente.
L’onda incidente viene emessa dalla sonda trasmittente e colpisce la discontinuità.
L’onda riflessa, a differenza che nell’UT convenzionale e nel PAUT, non è letta e analizzata in quanto non raggiunge la sonda ricevente.
Le onde rifratte si propagano dai vertici della discontinuità giungendo, in momenti differenti, alla sonda ricevente.
La Lateral Wave, ovvero l’onda che viaggia lungo la superficie, sarà la prima a giungere alla sonda ricevente in quanto quella che dovrà compiere il minor percorso.
Dopo la Lateral Wave, in caso di discontinuità, vi sarà l’eco diffratto dal vertice superiore della discontinuità seguito da quello del vertice inferiore.
In ultimo, arriverà il segnale riflesso sul fondo del pezzo in esame, la Bottom Wave.
