Estudo de uma nova técnica de medida do tempo de percurso da onda ultra-sônica usando o espectro de frequencia

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: SANTOS, Allan Xavier dos
Data de Publicação: 2010
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional do IEN
Texto Completo: http://hdl.handle.net/ien/540
Resumo: Durante a operação de uma usina nuclear, assim como de outras plantas industriais, o tempo de operação e a exposição a condições severas podem ocasionar o desgaste de seus componentes, consequentemente comprometendo a segurança e o desempenho da instalação. Desta forma, inspeções periódicas tornam-se necessárias para assegurar a segurança e o desempenho da planta. Assim, a utilização de técnicas ultra-sônicas para inspeção e caracterização de materiais vem se tornando cada vez mais atrativas, pois oferecem resultados rápidos, precisos e são técnicas de fácil implementação. As técnicas ultra-sônicas usuais, necessitam da medida do tempo de percurso da onda ultra-sônica no material analisado para que se possa extrair informação para caracterizá-lo. Assim, a medida do tempo de percurso da onda ultra-sônica é o fator principal na maioria das aplicações que se faz do ultra-som. Neste trabalho, foi desenvolvida uma técnica que permite a medida do tempo de percurso da onda ultra-sônica utilizando a Transformada Rápida de Fourier (FFT). Será mostrado matematicamente e experimentalmente, que é possível utilizar o sinal ultra-sônico no domínio da freqüência para determinar o tempo de percurso da onda ultrasônica. Para a comprovação experimental foram realizados 6 experimentos para validação desta nova técnica. Os materiais utilizados foram 20 pastilhas cerâmica com diferentes porosidades e 3 chapas de alumínio de diferentes espessuras. Os resultados obtidos mostraram que a técnica proposta neste trabalho foi capaz de determinar o tempo de percurso da onda ultra-sônica com mesmo grau de precisão que a técnica convencional de medida de tempo. Além disso, foi mostrado que essa nova técnica é capaz de medir o tempo de percurso da onda ultra-sônica em situações em que a técnica convencional não pode ser aplicada, possibilitando uma abrangência ainda maior dos ensaios e inspeções por ultra-som.
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Assim, a utilização de técnicas ultra-sônicas para inspeção e caracterização de materiais vem se tornando cada vez mais atrativas, pois oferecem resultados rápidos, precisos e são técnicas de fácil implementação. As técnicas ultra-sônicas usuais, necessitam da medida do tempo de percurso da onda ultra-sônica no material analisado para que se possa extrair informação para caracterizá-lo. Assim, a medida do tempo de percurso da onda ultra-sônica é o fator principal na maioria das aplicações que se faz do ultra-som. Neste trabalho, foi desenvolvida uma técnica que permite a medida do tempo de percurso da onda ultra-sônica utilizando a Transformada Rápida de Fourier (FFT). Será mostrado matematicamente e experimentalmente, que é possível utilizar o sinal ultra-sônico no domínio da freqüência para determinar o tempo de percurso da onda ultrasônica. Para a comprovação experimental foram realizados 6 experimentos para validação desta nova técnica. Os materiais utilizados foram 20 pastilhas cerâmica com diferentes porosidades e 3 chapas de alumínio de diferentes espessuras. Os resultados obtidos mostraram que a técnica proposta neste trabalho foi capaz de determinar o tempo de percurso da onda ultra-sônica com mesmo grau de precisão que a técnica convencional de medida de tempo. Além disso, foi mostrado que essa nova técnica é capaz de medir o tempo de percurso da onda ultra-sônica em situações em que a técnica convencional não pode ser aplicada, possibilitando uma abrangência ainda maior dos ensaios e inspeções por ultra-som.During the operation of a nuclear plant and other industrial plants, the operational time and the exposition to severe working conditions may cause the wear of its components, consequently, compromising the safety and the performance of the installation. The implementation of periodical inspections helps to ensure the safe operation and the best performance of the plant. In this way the use of ultrasonic techniques for inspection and materials characterization becomes more and more attractive, since they offer quick, precise results and are technically ease to implement. The usual ultrasonic techniques, need to the measure the travelling time of the ultrasonic wave in the material examined in order to extract information useful to characterize it. Thus, the measurement of the travelling time of the ultrasonic wave is the overriding factor in most of the applications made with ultrasound. In this work a new technique was developed for measuring the travelling time of the ultrasonic wave using a Fourier’s Fast Transformer (FFT). It will be shown mathematically and experimentally that it is possible to use the ultrasonic signal in the frequency domain to determine the travelling time of the ultrasonic wave. Five experiments were carried out for the experimental validation of this new technique. The materials used were 20 ceramic pastilles with different porosities and 3 aluminum plates of different thicknesses. The obtained results have shown that the new technique proposed in this work was able to determine the travelling time of the ultrasonic wave with the same precision as the conventional technique. It was shown, furthermore, that this new technique is able to measure the travelling time of the ultrasonic wave in situations where the conventional technique cannot be applied greatly expanding the range of application of ultrasonic testing and inspections.Submitted by Almir Azevedo (barbio1313@gmail.com) on 2013-12-09T13:00:53Z No. of bitstreams: 1 dissertacao_mestrado_ien_2010_04.pdf: 2331299 bytes, checksum: 89f115319f42f398733a5dc836672afb (MD5)Made available in DSpace on 2013-12-09T13:00:53Z (GMT). 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