Uma breve história do teste por Phased Array
Durante as primeiras duas décadas, os instrumentos ultrassônicos comerciais dependiam inteiramente de transdutores de elemento único que usavam um cristal piezoelétrico para gerar e receber ondas sonoras, transdutores de elemento duplo que tinham cristais de transmissão e recepção separados e pitch-catch ou através de sistemas de transmissão que usavam um par de transdutores de elemento único em tandem. Essas abordagens ainda são usadas pela maioria dos instrumentos ultrassônicos comerciais atuais projetados para detecção de falhas industriais e medição de espessura, no entanto, os instrumentos que usam Phased Array estão se tornando cada vez mais importantes no campo de END ultrassônico.
O princípio da interação construtiva e destrutiva de ondas foi demonstrado pelo cientista inglês Thomas Young em 1801 em um experimento notável que utilizou duas fontes pontuais de luz para criar padrões de interferência. Ondas que se combinam em fase se reforçam, enquanto ondas que se combinam fora de fase se cancelam.
A mudança de fase, ou faseamento, é, por sua vez, uma forma de controlar essas interações por frentes de onda de mudança no tempo que se originam de duas ou mais fontes. Ele pode ser usado para dobrar, direcionar ou concentrar a energia de uma frente de onda. Na década de 1960, os pesquisadores começaram a desenvolver sistemas de Phased Array ultrassônicos que utilizavam transdutores de fonte múltipla que eram pulsados para direcionar os feixes de som por meio desses padrões de interferência controlados. No início da década de 1970, surgiram pela primeira vez os sistemas comerciais Phased Array para uso em diagnóstico médico, usando feixes direcionais para criar imagens transversais do corpo humano.
Inicialmente, o uso de sistemas de Phased Array ultrassônico foi amplamente confinado ao campo médico, auxiliado pelo fato de que a composição e estrutura previsíveis do corpo humano tornam o design do instrumento e a interpretação da imagem relativamente simples. As aplicações industriais, por outro lado, representam um desafio muito maior por causa das propriedades acústicas amplamente variáveis de metais, compósitos, cerâmicas, plásticos e fibra de vidro, bem como a enorme variedade de espessuras e geometrias encontradas no escopo dos testes industriais. O primeiro sistema industrial Phased Array, introduzido na década de 1980, era extremamente grande e exigia a transferência de dados para um computador para fazer o processamento e a apresentação da imagem. Esses sistemas eram mais comumente usados para inspeções de geração de energia em serviço. Em grande parte, essa tecnologia foi impulsionada fortemente no mercado nuclear, onde a avaliação crítica permite o uso de tecnologia de ponta para melhorar a probabilidade de detecção. Outras aplicações iniciais envolveram grandes eixos forjados e componentes de turbinas de baixa pressão.
Os instrumentos de Phased Array portáteis alimentados por bateria para uso industrial surgiram na década de 1990. Projetos analógicos exigiram potência e espaço para criar as configurações multicanais necessárias para o direcionamento do feixe, mas a transição para o mundo digital e o rápido desenvolvimento de microprocessadores embutidos de baixo custo possibilitaram um desenvolvimento mais rápido da próxima geração de equipamentos Phased Array. Além disso, a disponibilidade de componentes eletrônicos de baixa potência, melhores arquiteturas de economia de energia e design de placa de montagem em superfície de uso em toda a indústria levaram à miniaturização desta tecnologia avançada. Isso resultou em ferramentas de Phased Array que permitiram configuração eletrônica, processamento de dados, exibição e análise, tudo dentro de um dispositivo portátil, e assim as portas foram abertas para uso mais difundido no setor industrial. Isso, por sua vez, impulsionou a capacidade de especificar sondas de Phased Array padrão para aplicações comuns.
