Quali sono i metodi di base per eseguire un'ispezione a ultrasuoni?

Il suono è un fenomeno che non causa alcun cambiamento permanente, sebbene la sua presenza transitoria sia molto evidente. Questo è il motivo per cui il "suono" (a bassa energia) è così adatto per i controlli non distruttivi, cioè l'obiettivo è quello di ottenere informazioni precise sulle condizioni del campione in esame. A tal fine è necessario un metodo che produca una reazione chiara all'interno del campione ma non ne modifichi le condizioni. Il fatto di "essere passivo” è, quindi, la caratteristica più eminente del suono richiesta per testare i materiali.

Nel settore speciale dell'emissione acustica si utilizza anche il suono passivo, in cui le onde sonore sono generate all'interno del materiale da cambiamenti spontanei nelle condizioni del materiale stesso. Le onde sonore sono onde meccaniche e richiedono quindi un mezzo che funga da vettore. Ogni materiale, solido, fluido o gassoso, può essere valutato attraverso gli effetti speciali sulle onde sonore. L'intero test a ultrasuoni si basa su come le onde sonore vengono influenzate quando si propagano all'interno del mezzo da testare. L'onda sonora subisce delle variazioni che possono essere misurate e in base alle quali è possibile valutare lo stato del materiale. La valutazione delle proprietà di un materiale può quindi seguire solo indirettamente. Mediante modelli e correlazioni empiriche si possono interpretare certi cambiamenti nel segnale sonoro come un cambiamento nella struttura del materiale o l'esistenza di un'inclusione, ecc. La valutazione della qualità di un materiale dipende sempre dall'affidabilità del concetto relativo all'interpretazione del segnale.

L'interferenza alla propagazione del suono utilizzata per valutare i materiali si basa sempre sugli stessi principi:

2.1 Interferenza dovuta a un'interfaccia. Ad esempio a causa delle facce limitanti del provino o da interfacce macroscopiche come le cricche in interfacce microscopiche come ad es. effettuare il rilevamenti nei confini.

2.2 Interferenza dovuta all'assorbimento. Si tratta sostanzialmente di una trasformazione dell'energia prodotta dall'attrito interno. La valutazione in questo caso viene effettuata dal segnale modificato che passa attraverso il mezzo o da quel segnale riflesso su un'interfaccia.

Questi effetti fondamentali dell'interferenza hanno portato a diversi metodi di test a ultrasuoni come ad esempio:

2.3 Metodo di risonanza In questo caso si utilizza la riflessione tra due facce limite parallele del campione di prova (fig. 1).

2.4 Metodo di trasmissione diretta che, come in altre lingue, si sarebbe potuto chiamare meglio "metodo ombra". In questo metodo viene utilizzato l'effetto di ombreggiatura di un'interfaccia del materiale (discontinuità del materiale). Si possono usare due sonde contrapposte (fig. 2) così come il "metodo specchio-ombra" con le sonde su un lato del campione (fig. 3).

2.5 Metodo dell’eco. Questo metodo utilizza il segnale che viene riflesso da una discontinuità nel materiale (fig. 4). Qui la sonda trasmittente può essere identica alla sonda ricevente, è possibile utilizzare anche sonde trasmittente e ricevente separate.

Il più importante di tutti i metodi dell’eco e allo stesso tempo di tutti i metodi di test a ultrasuoni, è il metodo pulse-eco. Utilizzando gli impulsi ultrasonici è possibile valutare non solo la dimensione dell'indicazione di riflessione (ampiezza dell'eco), ma anche il tempo di transito dell'eco. In questo modo si ottengono dati non solo sulla dimensione del riflettore, ma anche dati sulla sua posizione. Se la posizione del riflettore è nota (buon ritorno del segnale) allora, utilizzando il tempo di transito, è possibile valutare la struttura del materiale. Se la posizione del riflettore non è nota ma le proprietà del materiale lo sono (attenuazione, velocità del suono), si possono ad esempio misurare lo spessore delle pareti