Scelta del trasduttore
La scelta del trasduttore ottimale rappresenta un fattore fondamentale per assicurare delle prestazioni ottimali in qualunque applicazione di misura di ultrasuoni. È necessario considerare il materiale da misurare, l'intervallo di spessore che deve essere coperto, la forma della componente e la temperatura della componente. Diversi tipi di trasduttori con diverse caratteristiche acustiche sono state sviluppati per soddisfare le necessità delle applicazioni industriali. In genere, basse frequenze, pari o inferiori a 2,25 MHz, saranno usate per ottimizzare la penetrazione quando si misurano materiali spessi, a alta attenuazione o a alta diffusione, mentre alte frequenze, pari o superiori a 5 MHz, saranno consigliate per ottimizzare la risoluzione in materiali sottili, a bassa diffusione o a bassa diffusione.
Materiale: Il tipo di materiale e l'intervallo di spessore misurato rappresentano i fattori più importanti per scegliere il misuratore e il trasduttore. Numerosi materiali industriali comuni, come metalli, ceramica e vetro, trasmettono gli ultrasuoni in modo molto efficiente e possono essere misurati per un ampio intervallo di spessori. La maggior parte delle plastiche assorbono l'energia ultrasonora più velocemente e pertanto possiedono un intervallo di spessore massimo più limitato, tuttavia possono sempre essere misurate facilmente nella maggior parte delle situazioni produttive. Gomma, fibre di vetro e numerosi materiali compositi possono essere molto più attenuanti e spesso richiedono l'uso di misuratori a alta penetrazione con pulsatori e ricevitori ottimizzati per un'operatività a bassa frequenza.
Spessore: Anche gli intervalli di spessore orienteranno la scelta del tipo di misuratore e trasduttore. In generale materiali sottili sono misurati a alte frequenze mentre materiali spessi o a alta attenuazione sono misurati a basse frequenze. I trasduttori a linea di ritardo sono spesso usati in materiali molto sottili, sebbene i trasduttori a linea di ritardo e immersione avranno degli spessori massimi misurabili più limitati a causa dell'interferenza potenziale di un multiplo dell'eco di interfaccia. Potrebbe essere necessario utilizzare più di un tipo di trasduttore nei casi con ampi intervalli di spessore e/o materiali multipli.
Forma: Con l'aumentare della curvatura superficiale di una componente, è ridotta l'efficienza di accoppiamento tra il trasduttore e la componente da ispezionare. Quindi con l'aumento del raggio di curvatura la dimensione del trasduttore dovrebbe in genere diminuire. Le misure su raggi di curvatura molto stretti, in genere curve concave, possono richiedere dei trasduttori con linea di ritardo specificatamente sagomata o trasduttori a immersione senza contatto per assicurare un ottimale accoppiamento sonoro. I trasduttori a linea di ritardo e ad immersione potrebbero essere usati anche per le misure in scanalature, cavità e aree simili con accessibilità ristretta.
Temperatura: I comuni trasduttori a contatto possono in genere essere usati su superfici fino a approssimativamente 50° C o 125° F. Con l'uso della maggior parte dei trasduttori a contatto su materiali a maggiore temperatura potrebbero verificarsi danni permanenti a causa dell'effetto di dilatazione termica. In questi casi dovrebbero essere sempre usati i trasduttori a linea di ritardo con linee di ritardo resistenti al calore, trasduttori a immersione o trasduttori a doppio elemento per alte temperature. Vedere la sezione 7.1 per maggior informazioni sulle misure a alte temperature.
In generale, i risultati più affidabili e ripetibili saranno ottenuto con il trasduttore a maggiore frequenza e diametro più ridotto, il quale assicurerà delle prestazioni ottimali per l'intero intervallo di spessori da misurare. I trasduttori a diametro ridotto sono più facilmente accoppiabili alla componente da ispezionare e consentono lo strato di accoppiante più sottile con una specifica pressione di accoppiamento. Inoltre i trasduttori a maggiore frequenza producono segnale con tempo di salita minore, aumentando pertanto la precisione di misura. Invece le proprietà acustiche o le condizioni superficiali del materiale da ispezionare possono richiedere che la frequenza del trasduttore sia inferiore per gestire uno scarso grado di accoppiamento, attenuazione acustica o diffusione nel materiale.
Le applicazioni di corrosione rappresentano una categoria specifica, in genere gestita con trasduttori a doppio elemento. I trasduttori a doppio elemento sono in genere robusti, in grado di resistere a alte temperature e altamente sensibili al rilevamento della vaiolatura o di altre situazioni localizzate di assottigliamento. Tuttavia non sono in genere consigliati per le applicazioni di misura di precisione, a causa della possibilità di imprecisione della deviazione dallo zero e del timing, in conseguenza alla correzione trigonometrica necessaria per il percorso ultrasonoro a V che generano.
Nella sezione in Appendice sono riportati alcuni consigli sui trasduttori da utilizzare per i comuni materiali e intervalli di spessore.
