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Tutorial sulla tecnologia Phased Array - Indice

Orientazione del fascio

Come menzionato nelle pagine precedenti, i principi di base dell'ispezione phased array sono riconducibili ad un fascio ad ultrasuoni la cui direzione (angolo di rifrazione) e la focalizzazione possono essere gestiti elettronicamente variando i ritardi di eccitazione degli elementi o dei gruppi di elementi. Questa capacità di orientazione del fascio permette l'ispezione ad angoli e/o punti multipli da una singola sonda e posizione.

Come spiegato precedentemente, le caratteristiche del fascio ultrasonoro sono definite da numerosi fattori. Oltre ai fattori quali la dimensione degli elementi, la frequenza e lo smorzamento che influenzano le performance delle sonde a singolo elemento, le sonde phased array sono influenzate dai fattori quali la posizione, la dimensione e le modalità di raggruppamento di elementi di dimensioni ridotte, in grado di creare un'apertura effettiva equivalente a quella delle sonde convenzionali.

Nel caso di sonde phased array, vengono raggruppati un numero N di elementi per creare l'apertura effettiva. È in seguito possibile calcolare approssimativamente la diffusione del fascio basandosi sul corrispondente modello della sonda ad ultrasuoni convenzionali.

Nel caso di sonde phased array, l'angolo di diffusione massimo (a -6 dB), in un determinato caso, è calcolato mediante l'equazione di diffusione del fascio. Può essere facilmente notato che gli elementi di ridotte dimensioni hanno una maggiore diffusione dei fascio e pertanto un energia angolare maggiore. È possibile combinare questi parametri per massimizzare l'orientazione. Al diminuire delle dimensioni degli elementi, per mantenere la sensibilità devono essere eccitati insieme diversi elementi.


Si ricorda che il limite di fabbricazione delle sonde phased array riduce a 0,2 mm l'ampiezza dei singoli elementi di ridotte dimensioni. L'apertura attiva da 16 elementi sarebbe dunque di 3,2 mm. Pertanto un'apertura di 6,4 mm richiede 32 elementi. Sebbene queste sonde permetterebbero senza dubbio di ottimizzare l'orientazione del fascio, le aperture di ridotte dimensioni limiterebbero l'area di copertura statica, la sensibilità e la capacità di focalizzazione.

L'intervallo di orientazione può essere ulteriormente modificato mediante uno zoccolo angolare. Questo permette di modificare l'angolo d'incidenza del fascio ultrasonoro indipendentemente dall'orientazione elettronica.

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