Formazione del fascio
Il tempo di risposta d'un sistema d'ispezione ad ultrasuoni dipende da diversi fattori: la sonda, il tipo di strumento e le configurazioni impostate, e le proprietà acustiche del materiale ispezionato. Le risposte delle sonde phased array, come quelle di tutte le altre sonde ad ultrasuoni per il controllo non distruttivo, dipende dai parametri di concezione della sonda (frequenza, dimensione e smorzamento meccanico), e dei parametri dell'impulso di eccitazione usato per eccitare la sonda.
Quattro parametri importanti possiedono un certo numero di effetti correlati sulla performance della sonda.
Frequenza-- Come indicato nella sezione precedente, la frequenza d'ispezione ha un effetto significativo sulla lunghezza del campo vicino e sulla propagazione del fascio. In pratica, el frequenze elevate possono offrire un migliore rapporto segnale-rumore rispetto alle basse frequenze, poiché hanno un potenziale di focalizzazione maggiore e quindi un punto focale più stretto e ottimizzato. Allo stesso tempo, la penetrazione diminuisce all'aumentare delle frequenze a causa di un aumento dell'attenuazione del materiale. Le applicazioni che implicano dei percorsi ultrasonori molto lunghi o un materiale a forte attenuazione o diffusione necessitano l'uso di basse frequenze. Generalmente, le sonde phased array possiedono delle frequenze comprese tra 1 MHz e 15 MHz
Dimensione dell'elemento-- Al diminuire della dimensione degli elementi di una serie, diminuisce la capacità di orientazione del fascio. In pratica la dimensione minima degli elementi di una sonda commerciale è in genere di circa 0,2 mm. Tuttavia se la dimensione degli elementi è inferiore a una lunghezza d'onda, si formeranno dei significativi lobi secondari.
Numero di elementi-- All'aumentare del numero di elementi di una serie, aumentano la zona della copertura fisica della sonda e la rispettiva sensibilità, oltre alla capacità di focalizzazione e di orientazione. Allo stesso tempo, è necessario trovare un compromesso tra l'uso delle sonde con numerosi elementi e la complessità o il costo del sistema.
Passo e apertura-- Il passo corrisponde alla distanza tra gli elementi mentre l'apertura corrisponde alla dimensione reale di un elemento trasmittente. L'apertura è in genere composta da un gruppo di elementi che invia degli impulsi simultaneamente (apertura virtuale). Per ottimizzare la capacità di orientazione il passo deve essere di dimensioni ridotte. Per ottenere una sensibilità ottimale è necessaria un'apertura ampia, una focalizzazione intensa e una minima diffusione non voluta del fascio. Gli strumenti phased array odierni supportano in genere delle aperture delle leggi focali con fino a 16 elementi. I sistemi più avanzati supportano delle aperture con fino a 32 elementi o perfino 64 elementi.
I concetti chiave generali dei fasci phased array possono essere riassunti come segue: un gruppo di elementi è eccitato con una legge focale programmata. Questo genera l'apertura della sonda e le caratteristiche del fascio volute.
