Seleção de transdutor
A seleção do transdutor adequado é um fator essencial para garantir o desempenho ideal em qualquer aplicação de medição ultrassônica. É necessário considerar o material que está sendo medido, a faixa de espessura que deve ser coberta, a geometria da peça e a temperatura da peça. Uma ampla variedade de transdutores com várias características acústicas foi desenvolvida para atender às necessidades de aplicações industriais. Normalmente, frequências mais baixas iguais ou inferiores a 2,25 MHz são usadas para otimizar a penetração ao medir materiais espessos, altamente atenuantes ou altamente dispersivos, enquanto frequências iguais ou superiores a 5 MHz são recomendadas para otimizar a resolução em materiais mais finos, não atenuantes e não dispersivos.
Material: O tipo de material e a faixa de espessura medida são os fatores mais importantes na seleção de um medidor e transdutor. Muitos materiais comuns de engenharia, incluindo a maioria dos metais, cerâmicas e vidro, transmitem o ultrassom com muita eficiência e podem ser facilmente medidos em uma ampla faixa de espessura. A maioria dos plásticos absorve a energia ultrassônica mais rapidamente e, portanto, tem uma faixa de espessura máxima menor, mas ainda pode ser medida facilmente na maioria das situações de fabricação. Borracha, fibra de vidro e muitos compósitos podem ser mais atenuantes e muitas vezes exigem medidores de alta penetração com pulsadores/receptores otimizados para operação de baixa frequência.
Espessura: As faixas de espessura também determinam o tipo de medidor e transdutor que deve ser selecionado. Em geral, materiais finos são medidos em altas frequências e materiais espessos ou atenuantes são medidos em baixas frequências. Os transdutores de linha de atraso são frequentemente usados em materiais muito finos, embora os transdutores de linha de atraso (e imersão) tenham uma espessura mensurável máxima mais restrita devido à interferência potencial de um múltiplo do eco de interface. Em alguns casos envolvendo amplas faixas de espessura e/ou materiais múltiplos, pode ser necessário mais de um tipo de transdutor.
Geometria: À medida que a curvatura da superfície de uma peça aumenta, a eficiência de acoplamento entre o transdutor e a peça de teste é reduzida, de modo que à medida que o raio de curvatura aumenta, o tamanho do transdutor geralmente diminui. A medição em raios muito agudos, particularmente curvas côncavas, pode exigir transdutores de linha de atraso com contornos especiais ou transdutores de imersão sem contato para o acoplamento de som adequado. Os transdutores de linha de atraso e de imersão também podem ser usados para medição em ranhuras, cavidades e áreas semelhantes com acesso restrito.
Temperatura: Transdutores de contato comuns geralmente podem ser usados em superfícies de até aproximadamente 125 °F ou 50 °C. O uso da maioria dos transdutores de contato em materiais mais quentes pode causar danos permanentes por causa dos efeitos da expansão térmica. Nesses casos, transdutores de linha de atraso com linhas de atraso resistentes ao calor, transdutores de imersão ou transdutores de elemento duplo de alta temperatura devem ser utilizados. Consulte a seção 7.1 para obter mais informações sobre medições de alta temperatura.
Em geral, os resultados mais confiáveis e repetíveis serão obtidos com o transdutor de maior frequência e menor diâmetro que fornece desempenho adequado na faixa de espessura a ser medida. Transdutores de diâmetro pequeno são mais facilmente acoplados à peça de teste e permitem que a camada de acoplamento mais fina suporte uma determinada pressão de acoplamento. Além disso, os transdutores de frequência mais alta produzem sinais com tempos de elevação mais rápidos, aumentando assim a precisão da medição. Por outro lado, as propriedades acústicas ou condição de superfície do material de teste podem exigir que a frequência do transdutor seja reduzida a fim de superar o acoplamento deficiente e/ou atenuação ou dispersão de som dentro do material.
As aplicações de corrosão são uma categoria em si, normalmente tratadas com transdutores de elemento duplo. Os transdutores duplos são normalmente robustos e capazes de resistir à exposição a altas temperaturas e são altamente sensíveis à detecção de corrosão ou outras condições localizadas de desbaste. No entanto, eles geralmente não são recomendados para aplicações de medição de precisão devido à possibilidade de desvio de zero e imprecisão de tempo devido à correção trigonométrica exigida pelo trajeto do som em forma de V que eles geram.
Algumas recomendações gerais para transdutores que podem ser usados para materiais comuns e faixas de espessura podem ser encontradas na Seção 9.2 Apêndices.
