Los métodos de inspección de materiales mediante ultrasonidos más frecuentem modos en transm
pulso ultrasónico a través del material mientras que en el otro extremo del material inspeccionado, un transductor similar recibe la señal ultrasónica, transformándola en eléctrica.
Las características de atenuación y cambios de velocidad del medio por el que se ha propagado la señal proporcionan información con respecto a la estructura interna del material, presencia de
rietas, oclusiones, faltas de homogeneidad, etc. En la Figura 3-21 se puede apreciar una onda
ultr n.
e agua, lo que permite insonificar de manera uniforme las probetas durante el barrido de los transductores ultrasónicos. Así se consigue mayor exactitud en la medida, más uniformidad en las señales y se optimiza el número y la distribución de inspecciones, ahorrando tiempo de inspección. g
asónica transmitida a lo largo de un material cementicio, durante una inspección en transmisió Las flechas indican el tiempo de vuelo (velocidad) y la atenuación sufrida por el pulso.
Figura 3-21 - Onda ultrasónica al atravesar un material cementicio.
La técnica de inspección empleada fue el método de transmisión, utilizando dos transductores (uno emisor y otro receptor) situados a ambos lados de la probeta. La información obtenida se basa en la medida del tiempo de propagación para evaluar la velocidad. Las inspecciones se han realizado en inmersión mediante un sistema automático de barrido. La Figura 3-22 muestra el sistema empleado para las medidas ultrasónicas. Las muestras se han sumergido y alineado en el fondo de un tanque d
Figura 3-22 - Sistema automático de inspecciones ultrasónicas por inmersión en agua.
El tanque está equipado con unos motores, que nos permiten realizar barridos automáticos en cualquiera de las tres direcciones, X – Y – Z. Este sistema es controlado desde un ordenador, sincronizando así el movimiento del sistema de inspección con la generación y adquisición de los pulsos ultrasónicos, alcanzando una velocidad máxima de barrido de 1 m/s y una precisión en la posición de 0.2 mm. Se realizó el barrido en las direcciones Y - Z, con una velocidad de adquisición de 50 mm/s y con pasos de adquisición de 1 mm en los ejes Y – Z, respectivamente. Las medidas se realizaron con transductores de banda ancha de 2 MHz (Krautkramer H2K) de frecuencia, emitiendo en modo longitudinal. Las señales fueron generadas y adquiridas a una frecuencia de muestreo de 40 MHz con un equipo de alta precisión (SENDAS) [170], desarrollado en el IAI - CSIC.
En este trabajo hemos empleado la caracterización mediante ensayos no destructivos por ultrasonidos con el objetivo de correlacionar la información de obtenida mediante las técnicas destructivas, con los parámetros ultrasónicos que puedan ser extraídos de las muestras. Para esto utilizaremos la medida de la velocidad de las ondas ultrasónicas a su paso por el material y el estudio de la imagen ultrasónica generada. La velocidad del pulso ultrasónico se determina empleando la ecuación (3.31):
c agua t t agua e V e (3.31) V = − +
zando la medida del tiempo de uelo del eco de interfaz, como aparece en la Figura 3-23 – derecha.
Figura 3-23 - Esquema de medida de VL (izquierda) y de e (derecha).
En la ecuación (3.31) e indica el espesor de la muestra, tc es el tiempo de vuelo de la señal a través
de la muestra, tagua es el tiempo de vuelo en agua (sin la muestra) y Vagua es la velocidad en agua a la
temperatura de inspección, como aparece en el esquema de la Figura 3-23 – izquierda. En este método hay que tener muy en cuenta la variación de la velocidad del agua con la temperatura, ya que puede producir imprecisiones importantes. Para obtener medidas precisas, se empleó una probeta patrón de aluminio, cuyas dimensiones y velocidad ultrasónica son conocidas, para determinar Vagua. La determinación del tiempo de propagación de la señal ultrasónica se realizó
empleando un algoritmo de cruce por cero [171]. Dado que el proceso de descalcificación puede modificar las dimensiones de las muestras, se realizaron dos inspecciones en modo pulso-eco (por las dos caras) para determinar el valor exacto de e en cada punto, utili
En la Figura 3-24 se muestran las señales del pulso ultrasónico en agua sin muestra, al atravesar la muestra en modo transmisión y en la inspección en modo pulso-eco, indicando en cada una de ellas l tiempo de propagación determinado mediante el algoritmo de cruce por cero. Para determinar el alor de e basta con aplicar la ecuación (3.32).
e v agua 1 2 (t t t ) agua e=V ⋅ − − (3.32)
velocidad ultrasónica del material. En la Figura 3-25 se muestra un ejemplo de la imagen
Figura 3-24 - Señales ultrasónicas en agua, modo transmisión y modo pulso-eco.
Existen diferentes tipos de representaciones (clase A, B, C y D). Una descripción más detallada de las diferentes representaciones y la información que proporcionan puede ser encontrada en la bibliografía [172]. Las imágenes ultrasónicas analizadas fueron obtenidas representando la clase D, que nos proporciona la información temporal de la inspección ultrasónica. A partir de la información temporal, y utilizando las dimensiones de las muestras, se obtiene una imagen de
ultrasónica de diferentes probetas degradas. A partir de las imágenes ultrasónicas, se obtienen las velocidades ultrasónicas medias. Para ello se determina la velocidad ultrasónica media, en la parte
entral de cada muestra, para eliminar los efectos de borde.
Figura 3-25 - Mapas de velocidad ultrasónica de las muestras degradadas de la relación a/c 0.4.