Ensaio por Ultra som

O que é necessário para o ensaio:

- Operador treinado e qualificado
- Norma técnica, manuais e procedimentos
- Um aparelho
- Transdutores
- Acoplante
- Blocos de calibração e de referência
- Material a ser ensaiado

Ondas Mecânicas

São aquelas originadas pela deformação de uma
Região de um meio elástico e que, para se propagarem, necessitam de um meio material. Daí decorre que as ondas mecânicas não se propagam no vácuo.
Quando transmitidas ao nosso sentido da audição, são por ele captados como uma impressão fisiológica denominada som.
"Som" é o fenômeno acústico que consiste na propagação de ondas sonoras produzidas por um corpo que vibra em um meio material elástico".
As ondas sonoras propagam-se nos sólidos, líquidos e gases.

Ondas Periódicas

As ondas são periódicas quando e repetem identicamente, em intervalos de tempo iguais.

Ondas Sonoras

A parte da Física que estuda o som, denomina-se acústica; nela são descritos os fenômenos relacionados com as oscilações mecânicas (vibrações) que originam as ondas sonoras ocorrentes, bem como a propagação dessas ondas nos sólidos, líquidos e gases.
As ondas sonoras são ondas periódicas; classificadas em audíveis e inaudíveis, dependendo do número de períodos que ocorram na unidade de tempo (freqüência).

Som, Infra-som e Ultra-som

Quando as ondas sonoras têm freqüência entre 20 Hz e 20.000 Hz, são audíveis = SOM
Quando as ondas sonoras têm freqüências inferiores a 20 Hz são inaudíveis = INFRA-SOM.
Quando as ondas sonoras têm freqüências superiores a 20.000 Hz são também inaudíveis = ULTRA-SOM.
Para aplicação no ensaios de materiais por ultra-som, a faixa de freqüência geralmente utilizada está entre 0,5 MHz e 20 MHz.

COMPRIMENTO DA ONDA ( ? ), que é a distância entre duas cristas ou dois vales consecutivos ou duas zonas de compressão e diluição. ? = V/F.
Sempre dependerá da freqüência e da velocidade.

PERÍODO (T), que é o menor intervalo de tempo de repetição do fenômeno periódico. Pode ser definido também, como o tempo que uma onda completa gasta para percorrer a distância " ? ";

FREQÜÊNCIA (F), que é o número de períodos por segundo; é, portanto, o inverso do período:
F = 1/T
A unidade de freqüência é o Hertz (Hz) que significa "um ciclo por segundo".
Utilizaremos MHz, milhões de ciclos por segundo.
A freqüência depende somente do período e não varia ao passar por meios diferentes.
Quanto maior a freqüência (F), maior será o número de oscilações (ciclos) por segundo, menor será a distância entre as cristas ou vales, ou zonas de compressão e diluição. (? ).
Um transdutor utilizado neste método de ensaio, tem a sua freqüência fixa, ou seja, ele é adquirido para ser utilizado em uma determinada freqüência. Este transdutor terá sempre a mesma freqüência, mesmo que seja utilizado em materiais diferentes. Para ensaiar materiais com características muito diferentes, teremos que utilizar transdutores de freqüências diferentes.

AMPLITUDE (A) que é a elongação máxima, isto é, um ponto de máximo no eixo "Y" .

Interferência de Ondas

Interferência é o fenômeno de superposição de duas ou mais ondas.
Num mesmo meio, duas ou mais ondas propagando-se no mesmo sentido ou em sentidos diferentes, quando se superpõem provocam o fenômeno denominado interferência ondulatória. A interferência de duas ou mais ondas poderá resultar numa terceira onda (resultante) cuja amplitude poderá ser maior ou menor que a das ondas componentes.

Com relação às ondas emitidas por fontes diferentes, o fenômeno da interferência ocorre também como se cada sistema de ondas estivesse só, isto é, nos pontos de cruzamento, adicionam-se ou subtraem-se geometricamente e esses pontos são sede da onda resultante. A intensidade de uma onda sonora resultante varia de um som forte que se ouve em dado instante para um silêncio quase total, seguido de um som forte e assim por diante. Os sons fortes ocorrem quando as ondas interferem construtivamente reforçando-se umas às outras, e o silêncio ocorre quando há interferência destrutiva e as anulam total ou parcialmente.

Ressonância

Ressonância é o fenômeno pelo qual um corpo vibra ao ser atingido por vibrações produzidas por um outro corpo, quando o período das vibrações do primeiro coincide com o período natural de vibrações do segundo, ou com o período de um dos seus harmônicos, ou seja, quando a freqüência de vibração induzida (externa) no corpo coincide com sua freqüência natural.
Aplicando-se uma vibração ultra-sônica num corpo a ser ensaiado, dependendo das características acústicas desse corpo, ele entrará em ressonância na medida em que o período da vibração aplicada se aproxime do seu período natural de vibração.

VELOCIDADE DE PROPAGAÇÃO

A velocidade é uma característica de cada material. Dependerá de muitos fatores, como, tipo de material e liga, tratamento térmico e etc. Cada material apresenta um comportamento em relação a propagação de um feixe sônico de tipos de ondas diferentes. Existindo vários tipos de ondas, teremos também alguns diferentes valores de velocidade.

EFEITO PIEZELÉTRICO E EFEITO LIPPMANN

Efeito piezelétrico

É a designação que recebeu o fenômeno que ocorre com os cristais anisotrópicos, nos quais desenvolvem-se cargas elétricas quando submetidos a deformações mecânicas.
Este fenômeno, manifesta-se da seguinte forma: aplicando-se cargas mecânicas nas duas faces opostas de uma lâmina de cristal de quartzo, ocorre a formação de cargas elétricas de polaridades contrárias nessas faces, isto é, em uma das faces formam-se cargas positivas e na outra cargas negativas.
Experiências diversas mostraram que as cargas elétricas desenvolvidas na lâmina de cristal, são proporcionais às cargas mecânicas aplicadas.

Efeito lippmann

É a designação que recebeu o fenômeno que ocorre com os cristais anisotrópicos, nos quais observam-se deformações mecânicas quando submetidos a tensões elétricas. É o efeito recíproco do efeito piezelétrico.
Se na lâmina de cristal for aplicada agora uma tensão alternada, ela sofrerá deformações sucessivas passando a vibrar. A lâmina se contrairá na primeira metade do ciclo da corrente alternada e se expandirá na outra metade. A freqüência de vibração mecânica será a mesma da tensão alternada.
Como vimos, o dispositivo transforma uma energia em outra, isto é, transforma energia elétrica em energia mecânica. Todos os dispositivos que transformam uma espécie de energia em outra são chamados transdutores. No ensaio por de ultra-som, o transdutor é conhecido também como cabeçote
Podem-se produzir vibrações mecânicas desde alguns ciclos por segundo (Hertz) até cerca de 25.000.000 de ciclos por segundo (25 MHz). A faixa de utilização nos ensaios por Ultra-Som é de 0,5 MHz a 15 MHz, podendo chegar a 20 MHz em transdutores de aplicações especiais.

ONDAS ULTRA-SÔNICAS

Propagação das ondas ultra-sônicas

O ensaio de materiais por ultra-som é feito mediante uso de ondas ultra-sônicas.
Qualquer onda provoca oscilações das partículas do meio em que se propaga. A passagem da onda ultra-sônica pelo meio de propagação faz com que as partículas que compõem esse meio executem um movimento de oscilação em torno da sua posição de equilíbrio, cuja amplitude irá diminuindo gradativamente em decorrência da perda de energia da onda.

Tipos de ondas ultra-sônicas

Ondas longitudinais (ondas de compressão)

Uma onda é longitudinal quando as partículas do meio em que ela se propaga vibram na mesma direção de propagação da onda nesse meio.
A distância entre duas zonas de compressão e duas de diluição temos o comprimento de onda (? )
Este tipo de onda propaga-se nos sólidos, líquidos e gases.
É a onda de maior velocidade de propagação.
Ondas transversais (ondas de corte ou cisalhamento)
A onda é transversal quando as partículas do meio em que ela se propaga, vibram perpendicularmente à direção de propagação da onda nesse meio. Nesse caso, os planos de partículas no meio de propagação mantêm à mesma distância uns dos outros.
Não se propagam nos líquidos e nos gases, pois nesses meios não existe ligações mecânicas
Sua velocidade de propagação é aproximadamente a metade da velocidade da onda longitudinal
O comprimento de onda ( ? ) é a distância entre dois vales ou dois picos.
Este tipo de onda é utilizado no ensaio com transdutores angulares e de ondas superficiais.

Ondas superficiais

São obtidas após a refração da onda longitudinal. É utilizada em transdutores de ondas superficiais.
Existem três tipos de ondas superficiais, que são: ondas de Rayleigh, ondas de Love e ondas de Lamb.
As ondas de Rayleigh são as mais utilizadas nos ensaios não destrutivos e as demais são utilizadas em casos específicos.

INCIDÊNCIA DAS ONDAS ULTRA-SÔNICAS EM DIFERENTES MEIOS DE PROPAGAÇÃO

Quando um som ou um ultra-som propaga-se em um meio, poderá ser refletido, absorvido ou atenuado pela distância. Uma característica não é alterada quando uma onda mecânica se propaga, é a freqüência.
Notamos no dia-a-dia, que o som retorna na forma de eco quando um barulho é feito e existe uma parede ou outra barreira qualquer que possa refleti-lo e trazê-lo de volta aos nossos ouvidos. No ensaio por ultra-som utilizamos o um feixe de ondas ultrassônicas que é transmitido à um material e quando existir uma barreira dentro deste material (descontinuidade), esperamos que as ondas retornem e sejam captadas, mostrando a existência desta descontinuidade. Quando o feixe sônico sai do transdutor e incide em um outro meio, encontra uma barreira, que é chamada de INTERFACE. A descontinuidade dentro do material, será uma interface também. Chamaremos de interface qualquer anteparo ou mudança de meio de propagação.
Quando posicionamos um transdutor de ondas longitudinais sobre uma peça, temos:
- Onda incidente: a que é gerada pelo cristal, caminha dentro do transdutor (MEIO 1) e incide sobre a superfície do material (MEIO 2).
Entre os meios 1 e 2 sempre deverá existir um acoplante, que é um líquido, pasta ou gel, que permitirá a passagem da onda do meio 1 para o meio 2. O ar é um péssimo acoplante.
- Onda refletida: é a onda que encontrou a interface MEIO 1-MEIO 2 e foi refletida, não penetrando no material.
- Onda transmitida: é a onda que passou pela interface.
A quantidade de energia que é refletida ou transmitida depende da IMPEDÂNCIA ACÚSTICA.
Quanto maior a diferença de impedâncias entre os dois meios, maior será a quantidade de energia refletida.

REFLEXÃO E TRANSMISSÃO

INCIDÊNCIA OBLÍQUA DE ONDAS ULTRA-SÔNICAS (LEIS DE REFLEXÃO)
Um feixe de ondas longitudinais, incidindo obliquamente numa interface "meio 1 - meio 2", terá uma parte é refletida (OLR - onda longitudinal refletida), uma parte transmitida (OLT - onda longitudinal transmitida) e uma parte refratada (OLR - onda longitudinal refratada ou OTT - onda transversal transmitida). A refração ocorre porque a velocidade dos meios é diferente e a onda longitudinal incide num certo ângulo em relação a normal.
Num transdutor angular, o que irá interessar é a onda longitudinal refratada, também chamada de onda transversal transmitida OTT. É somente esta onda que utilizaremos num ensaio com ondas transversais.

LEI DE SNELL

sen ? 1 / V.L 1 = sen ? T / V.T 2
Onde:
VL1 = velocidade longitudinal do MEIO 1 que sempre será a velocidade do plexiglass = 2,73 km/seg
VT2 = velocidade do meio 2
A lei de SNELL, é aplicada na construção de transdutores. Desejando-se um determinado angulo ? T, pode-se calcular o angulo (? 1), e conhecendo o valor de (? 1), chega-se ao angulo ? T.
Na prática, a lei de SNELL será aplicada com o objetivo de determinar qual o angulo de um determinado transdutor pois, os transdutores mais utilizados trazem os ângulos determinados para o aço e quando ensaiamos outros materiais com outras velocidades, o angulo marcado no transdutor já não será o mesmo para este outro material. Resumindo, um transdutor de 45o para o aço, não terá 45o para o alumínio.

Transdutores

Os transdutores são responsáveis pela emissão das ondas ultra-sônicas porque dentro deles está localizado o cristal piezelétrico que vibrará quando estimulado por pulsos elétricos vindos de um dispositivo controlador de pulsos, localizado no aparelho de ultra-som. Os pulsos elétricos são levados aos transdutores pelos cabos coaxiais.
Transdutores são acessórios frágeis. Devem ser manuseados com cuidado, evitando as quedas, pancadas e até mesmo batidas mais secas na superfície da peça em ensaio.
São acessórios enquadrados como material de consumo pois, desgastam-se com facilidade se manuseados sem os devidos cuidados. Quando utilizados de maneira correta e cuidadosa, funcionam durante muitos anos sem apresentam problemas sérios. São caros.
Existem no mercado transdutores de várias formas, tamanhos, ângulos e freqüências.
Os transdutores são divididos em categorias que são: Transdutores normais, transdutores de duplo cristal (S/E), transdutores angulares, transdutores de ondas superficiais e os especiais, para aplicações específicas.

Transdutores Normais: são aqueles que trabalham com ondas longitudinais no interior das peças. São encontrados em vários diâmetros e freqüências. O cristal é circular.
Dentro desta categoria, encontramos os transdutores normais para ensaio por contato direto e os transdutores normais blindados, que são aplicados no ensaio por imersão.
A faixa de diâmetros de cristais mais utilizados, varia de 6,25 a 30,0 mm e é nesta faixa que as normas aeronáuticas recomendam. Existem os transdutores em miniatura com cristais de diâmetros reduzidos, bem como os de diâmetros bem maiores que 30,0.
São utilizados para detectar as descontinuidades cuja área de maior reflexão está paralela à superfície de contato.
São montados com um único cristal, que atua como emissor e receptor.
Os transdutores normais para ensaio por imersão, são encontrados em vários diâmetros e freqüências. O que os diferencia dos transdutores para contato direto, é a blindagem necessária para trabalharem submersos e algumas variações na região de saída do feixe, já que não terá existirá contato direto com a superfície da peça.

Transdutores com duplo cristal (S/E ou T/R): são transdutores que trabalham com ondas longitudinais no interior das peças. São encontrados em vários diâmetros e freqüências. Os cristais numa pequena inclinação.
O S/E foi projetado para suprir as deficiências do transdutor normal. É um transdutor muito utilizado quando a varredura com um transdutor normal não é possível devido ao campo próximo, comum aos transdutores de apenas um cristal.
* campo próximo é uma região de distúrbios onde as indicações não são confiáveis.
Estes transdutores são montados com dois cristais que funcionam separadamente. Um cristal é o emissor e o outro cristal é o receptor. É como se existissem dois transdutores completamente isolados, dispostos numa mesma carcaça maior.
Possuem contatos e conectores separados para cada cristal e uma blindagem interna que evita que as ondas ultra-sônicas emitidas pelo cristal emissor chegue ao cristal receptor sem passar pela peça. E
É bastante utilizado na medição de espessuras e em peças de paredes finas.
Apresentam menor sensibilidade se comparados com os transdutores normais.
Estes transdutores não têm campo próximo mas têm uma zona semelhante à zona morta, que tem de 1 a 3 mm de profundidade. Nesta região nada é detectado, necessitando de um outro ensaio para ensaiar a superfície e subsuperfície.
Não é aplicado no ensaio de grandes espessuras pois seu campo útil é limitado.

Transdutores angulares: são aqueles que trabalham com ondas transversais no interior das peças. São encontrados em vários tamanhos de carcaça e cristais. O cristal deste transdutor é retangular.
Sua construção é bastante similar aos outros, tendo em seu interior os mesmos dispositivos. O que difere é a forma do cristal e seu posicionamento pois, devem ser inclinados num angulo pré estabelecido, para que quando o feixe encontrar a interface _"transdutor - superfície da peça" (MEIO 1 e- MEIO 2), seja refratado e forme com a normal, o angulo indicado.
Os transdutores angulares são encontrados na faixa de ângulos de 30o a 80o. Os mais utilizados são os de 45o , 60o e 70o.
Quando recém adquiridos, estes transdutores geralmente apresentam o angulo muito próximo do indicado em sua carcaça mas com o desgaste da sapata de acrílico, o angulo poderá aumentar ou diminuir. Exige a constante calibração do ponto de saída do feixe sônico e do angulo de incidência.
Sua utilização não é tão simples como o transdutor normal pois, o feixe caminha em um angulo então não existirá um eco de fundo (eco de espessura). Enquanto não houver uma interface para refletir o feixe sônico, ele percorrerá o interior do material até ser totalmente atenuado.

Transdutores de ondas superficiais: são aqueles que trabalham com ondas superficiais. São encontrados em vários tamanhos de carcaça e cristais. O cristal é retangular.
São semelhantes aos transdutores angulares.
O cristal deste transdutor é montado num angulo de inclinação em relação a normal, que faz com que a onda transversal refratada, seja levada para a superfície (2o angulo crítico)

FREQÜÊNCIA

Para a detecção de descontinuidades, geralmente são usadas as freqüências entre 2,25 e 10 MHz.
Freqüências maiores que 10 MHz, permitem maior sensibilidade para a detecção de pequenas descontinuidades mas apresenta baixo poder de penetração.
Freqüências altas são afetadas pela própria estrutura metalúrgica do material, ou seja, a granulação, compostos intermetálicos, precipitados ou qualquer outra característica proveniente do processo de fabricação.
Os sinais destes pequenos refletores podem interferir na detecção de pequenas descontinuidades e são conhecidas como "ruído" ou "grama".
Se o tamanho da descontinuidade ou defeito a ser detectado deve ser a primeira consideração a ser feita quando seleciona-se a freqüência de ensaio.
Se o objetivo é detectar grandes descontinuidades, pode-se optar por freqüências mais baixas, principalmente quando for requerida maior penetração.

ACOPLANTE

Substância líquida ou pastosa, que tem por finalidade, favorecer a transmissão das ondas ultra-sônicas do transdutor para a peça em ensaio, não deixando ar entre os meios 1 e 2.
A escolha do acoplante dependerá das condições superficiais da peça e do tipo de material está sendo ensaiado.
Numa superfície com bom acabamento, bastará uma camada de um óleo fino. Em superfícies com rugosidade excessiva, será necessário um acoplante mais viscoso, podendo até ser necessária a utilização de gel ou graxa.
Os acoplantes típicos são: água, óleo em geral, gel, graxa, vaselina líquida e em pasta ou uma mistura das duas, metilcelulose (não para metais ferrosos) e etc..
Deve-se verificar a compatibilidade entre o acoplante e o material a ser ensaiado. Esse cuidado justifica-se por possíveis reações e ataques, propiciando a corrosão.
Após o término do ensaio, a peça deverá ser totalmente limpa, eliminando-se os resíduos do acoplante.
No ensaio por imersão, a água é o acoplante. Portanto, quando forem ensaiadas peças de material ferroso, deve adicionar à água, aditivos para evitar corrosão da peça em ensaio além de anti-espumante e bactericida.

Características e variáveis do feixe sônico

O feixe sônico não se apresenta uniformemente quando se propaga num meio. Ele é divergente e sua intensidade varia conforme a distância do transdutor.

A velocidade de propagação e a freqüência não são alteradas com a distância.
Quanto mais distante do transdutor, menor será a sua intensidade. Quanto mais distante estiver da linha de 100%, que é a linha de maior pressão sônica, menor será a intensidade.
O feixe sônico perde sua intensidade com a distância e com a divergência e com isso diminui também a amplitude do sinal de recepção.
O feixe sônico é dividido em três zonas distintas que são: zona morta, campo próximo e campo distante.

Zona morta: é a região logo abaixo do transdutor, que não pode ser ensaiada.
Esta zona tem uma profundidade que varia de 1 a 3 mm, dependendo da freqüência utilizada. Esta fina faixa de espessura onde encontra-se a zona morta, deverá ser ensaiada posicionando o transdutor na superfície oposta ou por um outro tipo de ensaio. Por exemplo os ensaios por líquido penetrante, partículas magnéticas ou correntes parasitas.

Campo próximo (Zona de Fresnel): é uma região de grande pressão sônica e grande variação na intensidade do feixe sônico, gerando grande turbulência e distúrbios.
Esta região não é confiável. Não é recomendável considerar ou confiar nas indicações obtidas.

Para calcular o campo próximo dos transdutores utiliza-se a seguinte fórmula:

N = D2 . F / 4 . VL
Onde:
N = campo próximo
D = diâmetro do cristal do transdutor
F = freqüência do transdutor
VL = velocidade longitudinal do material em ensaio
4 = constante

Para calcular o campo próximo dos transdutores angulares utiliza-se a seguinte fórmula:

N = D eq2 . F / 4 . VT
Onde:
N = campo próximo
D eq2 = diâmetro equivalente do cristal do transdutor angular, (que é retangular).
F = freqüência do transdutor
VT = velocidade transversal do material em ensaio.
É necessário em primeiro lugar, calcular o diâmetro equivalente já que o cristal dos transdutores angulares é retangular e não circular como nos transdutores normais.

Calculando o diâmetro equivalente:

a . b = (? . D eq2 ) / 4 ? D eq2 = (a . b . 4) / ?
Onde:
D eq2 = diâmetro equivalente
a = lado menor do cristal
b = lado maior do cristal
? = 3,1416
4 = constante

Campo distante: inicia-se quando termina o campo próximo.
É nesta região do feixe sônico onde o ensaio é considerado confiável. Verifica-se que é a partir do início do campo distante que começa a divergência do feixe sônico.

DIVERGÊNCIA DO FEIXE SÔNICO

No campo próximo o feixe não apresenta divergência, porém a partir do início do campo distante e a intensidade do feixe sônico decresce com o aumento da distância. Além da distância, a divergência é um outro fator para levar em consideração durante o ensaio pois, dependendo da localização do transdutor em relação à descontinuidade, o sinal correspondente a esta descontinuidade poderá aparecer na tela com amplitude diminuída.

- quanto maior a freqüência, menor será a divergência;
- quanto menor o diâmetro do cristal, maior será a divergência.

Os transdutores de baixa freqüência possuem a detectabilidade menor que os de alta freqüência, e ainda apresentam maior divergência.
É importante considerar e conhecer as características de divergência dos transdutores utilizados pois o feixe pode ser refletido por alguma área da peça que esteja na mesma profundidade de uma descontinuidade. A reflexão de paredes, cantos vivos ou outras mudanças de geometria, podem interferir nas reflexões de descontinuidades mostradas na tela do aparelho.

ATENUAÇÃO ACÚSTICA

Sabemos que uma das causas da diminuição da pressão sônica é a divergência do feixe, a outra é a atenuação acústica.
Atenuação acústica não é causada pela geometria do campo sônico, é uma característica dos materiais.
A pressão sônica decresce como resultado da atenuação, que é medida em dB/mm.
Dispersão e absorção são as responsáveis pela atenuação acústica.

Dispersão do feixe sônico: ocorre devido ao desvio de partes do feixe por pequenos refletores existentes no interior dos materiais (descontinuidades tais como tamanho de grão, vazios, inclusões etc.), fazendo com que a ondas percam um pouco de energia e se propaguem em todas as direções.

Absorção: Uma parte da energia ultra-sônica é perdida por atrito, transformando-se em calor. Esse "atrito interno" aumenta com a freqüência.

APARELHOS DE ULTRA-SOM

São encontrados no mercado, vários tipos e modelos de aparelhos de ultra-som. Com o desenvolvimento da eletrônica e informática, temos aparelhos capazes de fornecer excelentes resultados, com as facilidades de memória para arquivar os dados de calibração e resultados obtidos no ensaio. Podem ser acoplados à impressoras ou computadores, permitindo que os registros do ensaio sejam transferidos para os relatórios, com um maior número de informações, evitando falhas ou esquecimento do operador.
Basicamente os aparelhos de ultra-som apresentam os mesmos controles e ajustes, sendo diferenciados apenas no grau de modernização, com recursos que agilizam o ensaio.
Falaremos sobre os controles e ajustes principais.

Escolha do método (impulso-eco ou duplo cristal/transdutor):

Permite selecionar se o ensaio será feito com um único transdutor ou se serão utilizados dois transdutores ou se será utilizado um transdutor de duplo cristal (S/E).

Ajuste de ganho (dB):

É considerado o mais importante, juntamente com o controle de escala.
Existem dois controles de ganho. Um que permite aumentar ou diminuir o ganho em posições de 10 em 10dB ou de 20 em 20 dB e um outro controle ou ajuste fino que permite aumentar ou diminuir em 1dB ou 2 dB de cada vez.
Tem a função de regular a recepção do sinal de uma reflexão. Compara-se ao controle de volume de um rádio.
Quanto maior for o ganho, maior será a altura do eco na tela do aparelho, que poderá ser aumentado ou diminuído, simplesmente aumentando ou diminuindo o ganho.
Determinará a amplitude de todas as reflexões na tela e permitirá quantificar as reflexões e diferenças entre as amplitudes dos sinais recebidos.
A unidade utilizada neste controle é o decibel (dB). Sempre que for mencionado o ganho, certamente existirá uma quantidade de decibéis.
Durante a calibração do aparelho, é utilizado um ganho de calibração que deverá ser anotado sempre.
Existira também um outro valor de ganho, que será o ganho operacional, que é a soma do ganho de calibração, o ganho de norma, a correção de transferência e o ganho do operador.
Quando uma descontinuidade for detectada, terá a sua amplitude comparada à amplitude de uma reflexão padronizada, e esta reflexão será avaliada conforme a quantidade de dB acima ou abaixo da reflexão de referência.

Ajuste de escala:

Este controle é o que possibilita posicionar a reflexão de uma determinada espessura ou percurso sônico, na tela horizontal do aparelho, ou seja, a distância percorrida pelo feixe sônico dentro do material.
Se o feixe sônico estiver percorrendo uma espessura de 300 mm e a escala estiver calibrada em 100 mm, não será mostrado o eco desta espessura (eco de fundo), na tela do aparelho.
Dependendo do aparelho, a escala pode chegar a 5 metros, porém o limite maior de escala encontrada nos aparelhos portáteis, não ultrapassa os 2 metros.
Existem dois controles ou ajustes de escala, um deles é chamado de ajuste grosso, que tem as posições de 25, 50, 100, 250, 500, 1500mm, indo até o limite máximo da escala. O outro ajuste existente, o ajuste fino, permite que seja possível estabelecer exatamente a escala desejada, posicionando e eco de fundo ou o eco ou de qualquer outra reflexão, em qualquer local na escala horizontal da tela, permitindo calibrar escalas por exemplo, de 157,0 mm, 975 mm. Este ajuste permite aproximar ou afastar os ecos.
Permite ajustar o aparelho para que possa trabalhar com um ou mais ecos de fundo.
O eixo horizontal da tela geralmente apresenta uma graduação que vai de "0" zero a "10" dez.
Quando temos por exemplo uma espessura de 273 mm e posicionamos na tela do aparelho, o eco inicial em zero e o eco de fundo, que corresponde a espessura de 273 mm em 10, temos aí uma escala de 273 mm.

Ajuste do ponto zero:

É o controle que movimenta os ecos para a direita e esquerda, sem alterar a distância entre eles. Permite posicionar o eco inicial no zero e com o auxílio do ajuste de escala, que afasta ou aproxima os ecos, é possível posicionar os outros ecos de acordo com a calibração utilizada

Ajuste de freqüência:

Permite selecionar no aparelho, a freqüência do transdutor utilizado.
Nos aparelhos atuais, este ajuste é automático.

Ajuste da Velocidade de Propagação:

Ao ser alterada no aparelho a velocidade de propagação, nota-se claramente na tela que o eco de reflexão, produzido por uma interface, muda de posição na tela, alterando muito pouco a posição do eco inicial.
Com esse ajuste pode-se comparar velocidades de vários materiais.
O aparelho de ultra-som é ajustado para medir o tempo de propagação do som numa determinada distância.

Supressor de ruídos:

Tem a função de um filtro, elimina da tela do aparelho os ecos as pequenas reflexões decorrentes de acoplamento e de estruturas internas de materiais de granulação grosseira (grama).
Deve-se muita atenção na utilização do supressor de ruídos porque se houver pequenas reflexões de descontinuidades muito pequenas, corre-se o risco de eliminá-las da tela.

Blocos de calibração:

São blocos utilizados para que se possa verificar as características dos transdutores e fazer a calibração das escalas que serão utilizadas no ensaio.
Devem ser confeccionados ou adquiridos do mesmo material ou de um material ultrassonicamente similar ao material a ser ensaiado. Deve ter suas dimensões calibradas e podem ou não ter descontinuidades naturais ou artificiais. Dois blocos muito utilizados nas calibrações de escala, características e angulo de incidência são os blocos conhecidos como bloco V1 e bloco V2.

Blocos de referência:

São os blocos específicos para se fazer a comparação entre as reflexões das descontinuidades detectadas ou alguma outra característica específica da peça em ensaio. Podem ser a referência para descontinuidades, estrutura interna do material (atenuação), espessura e etc..
O melhor bloco de referência é feito com uma peça igual a peça a ser ensaiada e se possível contendo as descontinuidades naturais.
Quando são para referência e comparação de reflexão de descontinuidades, possuem furos de fundo plano, com diâmetros padronizados e variados. São utilizados para traçar as curvas de referência.
Ao se detectar uma descontinuidade, é necessário compará-la com alguma referência senão não se terá uma idéia de seu tamanho aproximado. São necessários porque todos os resultados obtidos neste ensaio, devem ser comparados com uma referência calibrada.
Antes de iniciar o ensaio é feita a verificação das condições dos transdutores, calibração da escala e em seguida é traçada a curva de referência.

Os aparelhos devem ser verificados quanto a sua linearidade vertical e linearidade horizontal.

Linearidade vertical

O aparelho deve apresentar linearidade vertical, que deve ser verificada antes de cada ensaio, deve apresentar os ecos em alturas correspondentes com mudanças no controle de decibéis.

Linearidade Horizontal

O aparelho deve ter linearidade horizontal dentro de mais ou menos 2% da escala de distância empregada. A verificação pode ser feita colocando-se no mínimo quatro ecos na tela do aparelho provenientes de um bloco padrão, e verificando-se o posicionamento dos mesmos em relação à faixa de tolerância acima especificada. O bloco V1 pode ser usado, utilizando-se uma escala de 100,0 mm e transdutor na espessura de 25,0 mm. Deve-se conseguir a calibração, posicionando os ecos em: eco inicial "0" - 2,5 - 5 - 7,5 - e 10.

Verificação das características dos transdutores normais.

Dependendo de sua freqüência, o transdutor apresenta algumas características, tais como a divergência, a detectabilidade e poder de resolução.
Outras características podem ser verificadas num bloco de calibração ou referência.
Os transdutores de maior freqüência apresentam maior detectabilidade/sensibilidade que os de freqüência menor.
Alguns fabricantes fornecem um sonograma, que é a representação da característica do feixe sônico de vários transdutores em profundidades diferentes, indicando o tamanho da mínima descontinuidade capaz de ser detectada.

Verificação das características dos transdutores angulares:

Para os transdutores angulares, as características a serem verificadas são as mesmas que nos normais porém, somam-se outras relacionadas ao ponto de saída do feixe e ao angulo.
Com o desgaste da sapata, o ponto de saída do feixe sônico será alterado e este ponto precisa ser determinado para que a precisão da localização de uma descontinuidade não seja prejudicada.

Verificação do ponto de saída do feixe sônico:

Para a determinação do ponto de saída, posiciona-se o transdutor voltado para o raio de 100 mm do bloco V1, cultiva-se o eco até ser obtida a maior amplitude. Manter o transdutor nesta posição e utilizar uma marca existente no bloco como referência para traçar na carcaça do transdutor uma marca que coincida com a marca de referência do bloco.

Verificação do angulo do transdutor:

Com o desgaste da sapata e mudança do ponto de saída do feixe sônico, ocorrerá também a alteração do angulo.
Saber o angulo do transdutor é importantíssimo porque para a calcular a localização de uma descontinuidade, será necessário saber o seno, cosseno e tangente deste angulo.
Para esta verificação utilizam-se o blocos V1 ou V2, procurando onde ele contém a marcação do angulo correspondente ao angulo do transdutor, motivo desta verificação.
É raro encontrar um transdutor angular que tenha exatamente o angulo indicado. Por esse motivo deve-se fazer uma verificação logo no recebimento do transdutor e se o angulo estiver com desvio de ? 2o , recomenda-se não aceitar o transdutor e exigir a sua substituição.

Determinação da escala para e calibração com transdutores normais:

Na tela do aparelho temos um primeiro eco, que chamamos de eco de transmissão. Ele existe mesmo sem um transdutor estar conectado ao cabo coaxial. Quando conectamos o transdutor e o posicionamos na superfície em ensaio, o eco inicial ou também chamado de eco de entrada ficará no mesmo lugar do eco de transmissão, com uma pequena diferença quanto a largura deste eco
A escala dependerá da espessura e de quantos ecos de fundo deseja-se obter.

Determinação da escala para e calibração com transdutores angulares:

A calibração com um transdutor angular não é tão simples como a calibração com um transdutor normal pelo fato do feixe sônico não detectar uma espessura e sim uma interface no percurso sônico.
Os fabricantes de aeronaves adotam kits de calibração específicos, geralmente utilizando uma reprodução da peça a ser ensaiada.
Existem blocos que devem ser utilizados por todos aqueles que executam qualquer tipo de ensaio. São os blocos V1 e V2.
Para a calibração da escala para um transdutor angular, o bloco V2 é excelente.

Curva de referência:

Como o ensaio por ultra-som baseia-se na comparação das reflexões obtidas das descontinuidades com alguma referência calibrada, traçar uma curva de referência ou utilizar um outro meio similar para a comparação se faz necessário.
As normas, procedimentos e manuais das aeronaves devem indicar o tamanho máximo da descontinuidade aceitável, se pode ou não existir (geralmente as trincas) e a localização aproximada.
Nos casos das curvas traçadas com furos de fundo plano, o critério de aceitação estabelece o quanto a descontinuidade deve ter de reflexão ou amplitude de sinal (eco) em relação a esta curva.

Correção de transferência:

Consiste numa correção de ganho (dB) devido a alguma diferença entre o bloco e a peça, por exemplo , o acabamento superficial.

Temperatura:

A aparelhagem deve permitir a operação em condições satisfatórias, nas seguintes faixas de temperatura:
- Aparelhos: de 5 a 40o C
- Transdutores: de 5 a 85o C
Temperaturas abaixo ou acima das faixas especificadas são permitidas somente se comprovadas através de testes e técnicas detalhadas, especificações de manuais e normas aplicáveis.
Deve-se manter o aparelho, o transdutor, o bloco de calibração e a peça em ensaio, na mesma temperatura.
Cuidados devem ser tomados para que nenhuma fonte de calor ou refrigeração interfira na calibração ou ensaio.

Vibração:

Deve-se evitar que o aparelho e a peça em ensaio, sofram vibrações durante o ensaio.

Determinação da extensão ou área de uma grande descontinuidade.

A curva de referência é utilizada para pequenas descontinuidades. Para as grandes, onde é necessário um mapeamento e uma demarcação ou uma descontinuidade linear, onde é necessário medir a sua extensão, utiliza-se os métodos 6 dB, 12 dB e 20 dB.

VARIÁVEIS DO MATERIAL EM ENSAIO

- Condição superficial;
- Geometria da peça;
- Diminuição da reflexão de fundo (eco de fundo);
- Superfícies côncavas;
- Para superfícies convexas;
-Estrutura interna.

VARIÁVEIS DA DESCONTINUIDADE

Tamanho e forma das descontinuidades

Orientação