Principles of a Defect Localisation in Nonlinear Ultrasonic Mixing Impulse Spectroscopy

Principios de una localización de defectos en la espectroscopía de impulsos de mezcla ultrasónica no lineal

Los principios de la espectroscopía de impulso de mezcla ultrasónica no lineal (NUMIS) muestran grandes ventajas potenciales en comparación con otros métodos ultrasónicos no lineales. En primer lugar, desde el punto de vista de la sensibilidad y la posibilidad de una localización rápida, simple y precisa de un defecto. Este documento desarrolla los principios y algoritmos de cálculo del lugar del defecto para este método. Para este objetivo se supone la idealización puntual de los transductores y receptores ultrasónicos. Con el aumento sucesivo en el retraso del segundo pulso de excitación al primero, se puede obtener la distribución de defectos de imagen en sujetos de prueba en un plano 2D en segundos.

1. Introducción

La espectroscopia ultrasónica no lineal se desarrolla para obtener métodos más apropiados en comparación con los métodos ultrasónicos convencionales. Concretamente, el objetivo es lograr una sensibilidad particularmente elevada a los pequeños defectos, una menor sensibilidad a los reflejos parásitos de la señal ultrasónica y capacidades para las formas complejas de los objetos de prueba [1].

Estos métodos no lineales se consideran en diferentes direcciones; principalmente en el caso de una [2], dos o más señales de excitación, excitación por señal continua o por señal de impulso. El método más publicado utiliza el principio de modulación [3-6]. El método de inversión del tiempo se considera el más progresivo en este tiempo [7].

Los resultados publicados muestran que estos métodos no lograron los resultados esperados, principalmente en términos de mayor sensibilidad y precisión de la localización. Estos problemas se analizaron en [8] y se compararon diferentes principios. En el presente documento se muestran las ventajas de los métodos de mezcla para permitir una prefiltración analógica eficaz y debido a este aumento del rango dinámico y la sensibilidad del método. El diagrama de bloques básico de este método se muestra en la Fig. 1.

La idea principal consiste en enviar dos impulsos (ráfagas) con señales armónicas de diferentes frecuencias f1 y f2, (véase la Fig. 2). Estas ráfagas se desplazan mutuamente en el tiempo en pasos sucesivos. Cuando dos ondas se cruzan en el lugar del defecto con propiedades no lineales, se creará el nuevo componente de frecuencia con una fd de frecuencia diferente. El ejemplo con frecuencias excitantes f1 = 1,5 MHz y f2 = 1 MHz y la diferencia de frecuencia fd = 500 kHz se mostró en [8]. Esta elección de los valores de frecuencia cumple dos objetivos. Permite el uso de suficiente prefiltración analógica, y también permite la localización suficientemente precisa porque el alto de la frecuencia de diferencia corresponde a una longitud de onda corta.

Un análisis más detallado de los principios de este método mostró la necesidad de un análisis detallado del tiempo y la geometría de los transmisores y receptores ultrasónicos espaciados en el objeto probado (considerado plano 2D). A continuación, es necesario derivar formas adecuadas de calcular las coordenadas del defecto a efectos de localización, que es el tema de este artículo.