Medición y Evaluación Cuantitativa de Campos Sonoros Ultrasonidos de Alta Resolución utilizando un Nuevo Escáner Ultrasonido de Inmersión Automatizado

Las sondas ultrasónicas son una parte integral de los sistemas automatizados de ensayos no destructivos y evaluación (NDT&E) para detectar y dimensionar los defectos en una amplia gama de materiales estructurales en líneas de producción. Se necesita una evaluación cuantitativa completa de las características de rendimiento de una sonda UT específica para una aplicación para ser evaluada en base al estándar internacional DIN EN ISO 22232-2. Este requisito de evaluación completa no solo mejora la garantía de calidad de las sondas fabricadas al evaluar los criterios de aceptación, sino que también proporciona información técnica útil al usuario final para optimizar las pruebas ultrasónicas automatizadas en el sitio. Además, la evaluación de las características de la sonda debe realizarse periódicamente durante su vida útil. En este trabajo, desarrollamos un nuevo escáner de inmersión ultrasónico de alta precisión para evaluar todas las características de la sonda ultrasónica que incluyen la medición del ángulo de inclinación en tres planos de referencia diferentes (XY, XZ y YZ), la señal de RF y su espectro de frecuencia en la interfaz agua-acero, la distancia focal, el rango focal, el ancho focal, la longitud focal y también el ángulo de divergencia del haz en diferentes planos de distribución del campo sonoro. En el nuevo escáner de inmersión UT desarrollado, por primera vez, integramos con éxito un hexápodo de alta precisión con seis ejes para lograr una resolución espacial de unos pocos micrómetros (~15 µm) en los patrones de campo sonoro medidos y una buena resolución angular (~0.05°) en la medición del ángulo de inclinación. Además, utilizamos un instrumento UT verificado de acuerdo con el estándar DIN EN ISO 22232-1 para obtener valores de amplitud más precisos (±0.5 dB) mientras escaneamos un bloque de prueba. El escaneo automatizado, la adquisición de datos, la evaluación, la visualización y la generación automatizada del informe de prueba se realizan basándose en el estándar DIN EN ISO 22232-2. Se presentan las características del haz de sonido medido tanto de sondas ultrasónicas enfocadas como no enfocadas específicas para aplicaciones con frecuencias centrales que oscilan entre 0.2 - 15 MHz utilizando la técnica de pulso-eco en un reflector de acero de media esfera de 3 mm. Además, se discuten los haces de sonido medidos de una sonda de transmisión-recepción (TR) multi-elemento específica de 5 MHz utilizando el reflector de orificio plano de fondo (FBH) de 3 mm en una placa de referencia de acero. Finalmente, se discute el análisis cuantitativo de los resultados del campo sonoro medido y los criterios de aceptación de acuerdo con DIN EN ISO 22232-2.