Defesa de doutorado

Candidata: Tatiana de Almeida Prado
Título: Estimação de parâmetros de transdutores em ensaios não-destrutivos por ultrassom: diretividade e rugosidade
Orientador: Daniel R. Pipa
Co-orientador: Thiago A. R. Passarin
Quando: 04/05/2023 às 09:00
Local: UTFPR Campus Curitiba, sede Centro (sala a definir)
Link: https://meet.google.com/jtq-tbkp-qnk

Resumo

Ensaios não destrutivos por ultrassom são amplamente utilizados para a inspeção de equipamentos, pois têm a capacidade de detectar e caracterizar defeitos na estrutura interna de objetos sólidos com custo reduzido e segurança de operação. No entanto, o eficácia dessas análises dependem do conhecimento prévio de parâmetros do sistema de ultrassom, do ambiente de ensaio e do objeto inspecionado. A diretividade do feixe sonoro em transdutores ultrassônicos e a rugosidade superficial dos objetos em teste são parâmetros difíceis de mensurar. Normalmente, a função diretividade é obtida em um teste específico que realiza medições do campo de pressão acústica em torno do transdutor utilizando hidrofones. Quanto as medições de rugosidade, em geral, são realizadas por métodos de contato ou métodos óticos que possuem limitações quanto ao acesso à superfície a ser inspecionada e ao ambiente de inspeção, enquanto a medição por ultrassom pode viabilizar aplicações in loco em estruturas submersas. Este documento propõe um método simples para determinar a diretividade de elementos transdutores retangulares usando sinais A-scans adquiridos no modo pulso-eco em um ensaio por imersão, com apenas um transdutor phased array e um refletor cilíndrico com dimensão infinitesimal. Esses sinais são processados para obter os parâmetros que geram a função diretividade experimental. Também, propõe uma regressão não-linear conjunta baseada em modelos teóricos de atenuações para estimar a rugosidade de superfícies externas e internas em ensaios por ultrassom e outras atenuações do sinal ultrassônico. Adicionalmente, propõe uma regressão linear baseada apenas modelo PSA para estimar a rugosidade superficial em ensaios submersos, usando como referência uma superfície lisa. O método proposto para estimar a diretividade foi aplicado a dados simulados e experimentais. Os resultados foram comparados com modelos teóricos, donde duas observações se destacam: as funções diretividade estimadas são suaves e não apresentam uma divisão clara entre os lóbulos central e laterais, e na função diretividade experimental ocorre um estreitamento do lóbulo central.  As imagens reconstruídas utilizando o algoritmo  Corrected Total Focusing Method resultam em melhor desempenho se a função diretividade experimental for utilizada em vez da função diretividade teórica. Especificamente, observam-se redução da intensidade de artefatos e maior uniformidade das amplitudes de refletores idênticos em diferentes posições na região de interesse. A regressão não-linear conjunta para estimar rugosidade e outros parâmetros de atenuação foi avaliada parcialmente com sinais simulados. Porém, as divergências encontradas entre os modelos teóricos e os sinais simulados inviabilizaram tanto os teste do modelo completo com sinais simulados quanto a realização de experimentos. Em consequência, foi proposta a regressão linear que possibilitou a estimação da rugosidade em sinais simulados e a aplicação do método em sinais experimentais.

Publicação relacionada

• Prado, T.D.A., Moura, H.L., Passarin, T.A., Guarneri, G.A., Pires, G.P. and Pipa, D.R., 2021. A straightforward method to evaluate the directivity function of ultrasound imaging systems. NDT & E International, 119, p.102402.