Imagen tridimensional de alta resolución resultado de agrietamiento por corrosión bajo tensión ramificada. Crédito:Yoshikazu Ohara, Universidad de Tohoku
Un nuevo sistema desarrollado por investigadores de la Universidad de Tohoku en Japón en colaboración con el Laboratorio Nacional de Los Alamos en los EE. UU., toma imágenes tridimensionales que pueden detectar defectos en estructuras metálicas. El enfoque fue publicado en la revista Letras de física aplicada y podría mejorar la seguridad en centrales eléctricas y aviones.
Yoshikazu Ohara y sus colegas de la Universidad de Tohoku utilizan técnicas no destructivas para estudiar estructuras, y quería encontrar una manera de producir imágenes tridimensionales de defectos estructurales. Desarrollaron una nueva tecnología, llamado sistema ultrasónico piezoeléctrico y láser (PLUS), que combina los puntos fuertes de dos dispositivos diferentes para producir imágenes tridimensionales de alta resolución de defectos en estructuras metálicas
"Creemos que PLUS allanará el camino para una evaluación precisa de la resistencia del material, la identificación de defectos, y descubrir cómo empezaron a formarse los defectos inicialmente, "dice Ohara.
Los "arreglos en fase ultrasónicos" disponibles actualmente son una poderosa herramienta para obtener imágenes de defectos internos en sólidos, pero solo en dos dimensiones. Estos dispositivos están hechos de un transductor de matriz piezoeléctrico unidimensional con un número limitado de elementos individuales, hasta 128. Los pulsos eléctricos en los elementos piezoeléctricos se convierten en una vibración mecánica que emite ondas ultrasónicas en el material bajo investigación. Las ondas ultrasónicas se reflejan de los defectos internos y se convierten en señales eléctricas que pueden traducirse en una imagen bidimensional.
Una ilustración esquemática del sistema de imágenes ultrasónicas 3D de alta resolución (PLUS). Crédito:Yoshikazu Ohara, Universidad de Tohoku
En PLUS, las ondas generadas en un material a partir de un transductor piezoeléctrico con un solo elemento son recibidas por un vibrómetro láser Doppler, que se mueve alrededor de la superficie del material para obtener un buen escaneo 2-D del área. Como resultado de este proceso, recibe las ondas dispersas y reflejadas en un número mucho mayor de "puntos" que los que puede recibir un transductor de matriz piezoeléctrica. La información recibida por el vibrómetro láser Doppler es transmitida por un osciloscopio a una computadora, donde se procesa mediante un algoritmo de imágenes y se convierte en una imagen tridimensional.
"Matrices ultrasónicas en fase, que están a la vanguardia de la inspección ultrasónica, solo puede proporcionar imágenes 2-D debido a su número limitado de elementos, ", dice Ohara." PLUS hace posible tener miles de elementos como resultado de incorporar el barrido 2-D de un vibrómetro láser Doppler en lugar de un transductor de matriz piezoeléctrica ".
Aunque probado solo en defectos en materiales metálicos, Ohara dice que su tecnología se puede aplicar a otros materiales, incluyendo hormigón y roca, simplemente cambiando el transmisor de matriz en fase a uno que emita un rango diferente de frecuencias de ultrasonido.
Un inconveniente es el largo tiempo de adquisición y procesamiento de datos, lo que lleva varias horas. Sin embargo, esto se puede acortar adoptando un convertidor de analógico a digital de alta velocidad en lugar del osciloscopio, utilizando un vibrómetro láser Doppler más sensible, utilizando diferentes algoritmos de imágenes, y empleando una unidad de procesamiento gráfico.
