Panoramica sugli effetti dei fasci

Gli strumenti phased array permettono all'operatore di programmare un certo numero di parametri che influenzeranno il fascio ultrasonoro e quindi la risoluzione grafica delle immagini risultanti.

Le immagini di scansioni riportate di seguito mostrano l'effetto dell'aumento dell'apertura virtuale di una sonda phased array con gli elementi che emettono impulsi in gruppo. Mediante una sonda a 64 elementi con un passo di 0,6 mm, gli elementi emettono impulsi in gruppi da 4, 8 e 16 per creare un'immagine dei fori laterali di un blocco di taratura. L'apertura di maggiore dimensioni (16 elementi) produce un'immagine che è molto più chiara rispetto alle aperture di minori dimensioni. Inoltre assicura la maggior ampiezza relativa ai fori target. Di certo le aperture di dimensioni più elevate possono essere raggiunte solamente con le sonde dotate di un maggior numero di elementi. Queste sonde hanno un costo più elevato e per il loro funzionamento richiedono un'apparecchiatura più costosa.

Un'altra variabile di configurazione di un'ispezione phased array è il numero di leggi focali programmate o d'incrementi angolari della scansione che permette di controllare efficacemente il numero di singole immagini usate per generare l'immagine. Un maggiore numero di leggi focali permette di generare un'immagine più dettagliata, potenzialmente a discapito della velocità di scansione e il consumo di energia. L,uso di un numero minore di leggi focali permette di ridurre il consumo d'energia e di velocizzare l'aggiornamento, tuttavia le immagini risultanti saranno meno chiare.

Come nel caso dell'apertura e del numero di leggi focali anche la focalizzazione elettronica del fascio (argomento trattato nella sezione 2.14) può avere un effetto significativo sulla nitidezza dell'immagine e l'ampiezza della riflessione. Le scansioni riportate di seguito mostrano un'immagine non focalizzata (a sinistra) e un'immagine focalizzata (a destra) da 5 MHz di tre fori laterali (SDH) in un blocco di taratura in acciaio.

La variabile fondamentale in grado di influenzare la risoluzione grafica è probabilmente la scelta della sonda. Le sonde ad alta frequenza offrono in genere una migliore risoluzione rispetto alle sonde a bassa frequenza. Le sonde a bassa frequenza possiedono tuttavia una migliore capacità di penetrazione in applicazioni con percorsi ultrasonori molto lunghi o in materiali ad elevata attenuazione o diffusione. Le scansioni riportate di seguito mostrano una serie di fori laterali in un blocco di taratura di acciaio con le immagini generate con una sonda da 64 elementi da 5 MHz (a sinistra) e una sonda a 16 elementi da 2 MHz (a destra), entrambe con un'apertura da 16 elementi. L'immagine generata con la sonda da 5 MHz è significativamente più nitida.

L'ispezione effettuata con la sonda da 5 MHz richiede un livello di guadagno superiore, poiché l'attenuazione del materiale aumenta proporzionalmente alla frequenza. Tuttavia nella maggior parte dei sistemi phased array, il guadagno non è un fattore limitante.

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