Como faço para avaliar os refletores usando a amplitude do eco?
Devido ao fato de que as muitas condições de reflexão existentes no refletor natural de um material nunca podem ser claramente interpretadas por meios ultrassônicos, recorreu-se a um substituto: o refletor equivalente! Com o refletor equivalente, o eco de uma descontinuidade pode ser rastreado até uma fonte clara (substituta) independentemente do operador. Uma tal fonte substituta é, por exemplo, um refletor em forma de disco que, se estiver perpendicularmente ao eixo acústico do feixe sonoro, fornecerá a mesma amplitude de sinal que o refletor natural desconhecido. Essa correlação é permitida desde que o refletor natural seja aquele cujas características sejam semelhantes às de uma superfície circular. Esse é o caso de todas as descontinuidades que representam “pequenos refletores”, isto é, refletores que não se estendem além dos limites do feixe sonoro em qualquer direção. Uma característica de comportamento semelhante a um disco circular ainda está presente com um refletor oblongo. O pré-requisito de que o refletor fique no eixo do feixe sonoro é atendido para o teste manual. Depois, a sonda é movimentada até que a indicação máxima seja obtida do refletor. O refletor fica no eixo acústico. Com o teste automático com percursos de teste fixos, é puro acaso que um refletor esteja no eixo acústico do feixe sonoro. Aqui não se pode simplesmente operar com o refletor equivalente em forma de disco (tamanho do refletor equivalente = diâmetro do disco) de acordo com a amplitude do sinal (consulte o capítulo 13). O modelo do refletor em forma de disco tem a vantagem de poder ser facilmente experimentado e também utilizado para soluções teóricas. É simples observar as leis de distância no campo distante para refletores em forma de disco em sonda única. Operação: se a distância entre a sonda e o refletor for aumentada, a pressão do pulso sonoro que se aproxima diminui proporcionalmente à distância (capítulo 8). O pulso sonoro refletido também perde pressão até o receptor proporcionalmente à distância z, ou seja, a amplitude do eco é função do quadrado da distância z.
Como a pressão sonora do pulso refletido é função da área superficial do refletor, que é o quadrado do diâmetro d, a amplitude do eco no campo distante é proporcional ao quadrado do diâmetro (37).
Essa relação geralmente aplicável entre cristais em forma de disco (transdutores) e refletores em forma de disco dependendo da distância (D), ganho (G) e tamanho (S) é dada no diagrama DGS (fig. 40). Para obter uma aplicabilidade geral, o tamanho do refletor é normalizado por (39)
(diâmetro do refletor/diâmetro do transdutor)
A distância z como (40)
(distância em comprimentos de campo próximo)
Para salvar a conversão de valores normalizados em valores absolutos, pode-se fazer diagramas DGS especiais para certas sondas e materiais, como por exemplo, nas Folhas de Dados da Sonda Krautkrämer (esses diagramas especiais aplicam-se apenas a uma sonda e a um tipo de material). Eles representam uma seção do diagrama geral (fig. 41). O teste com escala DGS, que dispensa qualquer “trabalho de escrita”, é ainda mais simples. A escala representa uma pequena seção de um diagrama DGS especial. As curvas do refletor equivalente não estão em escala logarítmica dupla, mas em escala linear dupla (fig. 42).
Naturalmente, os diagramas DGS não podem ser compilados apenas para transdutores e refletores em forma de disco. Também podem ser produzidos para refletores retangulares ou cilíndricos. Os diagramas DGS não estão limitados à operação de uma única sonda. Existem designs para sondas TR (fig. 12) e para operação dupla usando duas sondas (fig. 36). Antes de usar um diagrama ou escala DGS, os dados efetivos (dados reais) da sonda devem ser conhecidos: diâmetro Dl e comprimento de campo próximo Ni
Um exemplo de utilização do diagrama DGS é apresentado na tabela seguinte. Qualquer eco de parede traseira opcional é usado como eco de referência e é definido para uma altura de referência específica na escala CRT. Normaliza-se a distância zW da parede a ZW e encontra-se o ponto relativo na curva de eco da parede posterior (fig. 43). O ganho necessário para ajustar o eco da parede traseira é VW.
Anteriormente dado
nominal real
fs = 4 MHz fi = 3.90 MHz
cs = 5.920 km/s ci = 5.900 km/s
Ds = 20 mm Di = 19.0 mm
Ns = D2 . f/4. c Ni = 61 mm
Valores medidos
zW = 165 mm (distância da parede posterior)
Vw = 46 dB
zR = 49 mm
VR = 62 dB
zW = zW/Ni = 165/61 = 2.7
zR = zR/Ni = 49/61 = 0.8
VR - Vw = 62 dB - 46 dB = 16 dB
Com Zr e VR - Vw está conforme Fig. 43
G = 0.2
d = G Di = 0.2 * 19 mm = 3.8 mm (diâmetro do refletor)
O refletor aparece na distância zR, que deve ser normalizada para ZR. Para medir a diferença de amplitude entre o eco do refletor e o eco da parede traseira, o eco do refletor é levado ao nível de referência selecionado. O ganho necessário para fazer isso poderia ser VR. A amplitude do eco do refletor é então menor em VR - VW do que a amplitude do eco da parede traseira. Com a distância do refletor ZR e a diferença na amplitude, pode-se determinar o diâmetro equivalente relativo do refletor 0,2. Quando multiplicado pelo diâmetro efetivo do transdutor Di o resultado é o diâmetro do refletor procurado que é de 3,8 mm. A normalização de distâncias e tamanhos equivalentes de refletores não é naturalmente necessária com diagramas e escalas DGS especiais. Se a sonda, entretanto, se desviar muito de seus dados nominais (especificações), os diagramas e escalas especiais não poderão mais ser usados, enquanto os diagramas gerais sempre poderão ser usados com os dados reais. No exemplo atual, assume-se que o material não possui nenhuma atenuação digna de menção. Isso deve ser verificado antes das medições serem feitas. Se a atenuação sonora não puder ser ignorada, serão necessárias as seguintes correções:
coeficiente de atenuação [?, ( dB/m) = VW - 2 ß • zw VR' = VR - 2 ß • ZR Com estas grandezas VW' e VR, procede-se como com VW e VR.
Os modernos detectores ultrassônicos digitais de falhas usam programas DGS especiais para avaliar ecos de descontinuidades. Os parâmetros reais necessários à sonda são digitados pelo menu ou, com sondas de diálogo, são lidos automaticamente pelo próprio instrumento digital. As curvas DGS necessárias são exibidas diretamente na tela digital. Os cálculos são executados pelo instrumento digital, os resultados também são exibidos na tela.