Arreglo de Fase Capítulo 1, 2, 3
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1B
". Arreglo de Fases U
Detector ConvencionalUT
Sistema M ltiple!a"o
Detector "e #allasltrasónico por arreglo
"e #ases UPA
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"
La tecnolog
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"1
Centa3as del Arreglo de Fasespor Ultrasonido $UPA %
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""
". Arreglo de Fases U
Las principales venta3as de la tecnolog
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"&
". Arreglo de Fases U
&. Inspecciones co-ple3as K UPA puede ser progra-adopara inspeccionar co-ponentes de geo-etr
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"4
". Arreglo de Fases U
Inspecciones complejas – UPA puede ser programado parainspeccionar componentes de geometrías complejas, porejemplo, inspecciones automáticas de soldadura con relativafacilidad.
Probador UTProbador UT
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"8
Arreglo de Fases por Ultrasonido$UPA % en la industria
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":
/o? en d
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"@
". Arreglo de Fases U
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"B
". Arreglo de Fases U
P rra#o contenido enel Anexo 0 del*(digo A 0
91.1 91.1M)" Bpara Estructuras
0oldadas de Acero
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"D
NHué es el Arreglo de Fasespor Ultrasonido $UPA %O
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&
6 sica-ente, el arreglo de #ase por ultrasonido incorporapalpadores con ele-entos - ltiples $cristales%, en los cuales,cada ele-ento o grupo de ele-entos son excitados en adi#erente tie-po, -ediante un control por co-putadora, conel ;n de generar uno o varios !aces ultras(nicos en una odi#erentes direcciones, para o+tener -a?or co+ertura ei- genes en tie-po real ? con ello si-pli;car la inspecci(n
por ultrasonido.
U convencional
U de arreglo de #ases
". Arreglo de Fases U
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&1
La !a+ilidad para reali ar retardos en cada ele-ento del
transductor, en el pulso de excitaci(n ? en la se=al ue se reci+e,per-ite reali ar +arridos electr(nicos, teniendo el control de ladirecci(n del !a ? de la #ocali aci(n de los ele-entos - ltiples$ +arridos tipo A %, con lo cual se crea la i-agen.
Barrido
SectorialBarrido
Focalizado
". Arreglo de Fases U
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&"
". Arreglo de Fases U
La tecnolog
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&&
". Arreglo de Fases U
b) Multiplexado electrónico de
elementos individuales o agrupados( tamaño de apertura ) desde 2 yhasta !"
a) #ransductor con
arreglo de un solocristal"
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&4
". Arreglo de Fases U
1. La tecnolog
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&8
". Arreglo de Fases U
Las modificaciones al transductor se reali an introduciendo retardos detiempo en las se!ales enviadas "pulsos# $ recibidas "ecos# a loselementos individuales del arreglo.
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&:
". Arreglo de Fases U
Las caracter
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&@
". Arreglo de Fases U
%ada elemento activo de un transductor multi&elemento ese'citado por un pulsador independiente.
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&B
". Arreglo de Fases U
4. El !a ultras(nico es cil
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&D
". Arreglo de Fases U
(l tiempo de vuelo "T)*# es retrasado de acuerdo con el puntofocal, ángulo de refracci+n $ n mero de elementos activos.
*rente de )nda
Tiempo
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4
". Arreglo de Fases U
@. El calculador de le?es #ocales K 9eter-ina el tie-pode retraso de cada ele-ento individual para dirigir ?#ocali ar a di#erentes direcciones ? ngulos el !a
ultras(nico en nanosegundos.B. La se=al entonces es recti;cada, li-piada, pro-ediada
? puede ser co-pri-ida en pa uetes de B a 1" 6its.
D. El -ovi-iento del !a puede ser conectado con
-ecanis-os de rastreo auto- ticoQ los datos puedenser vistos en un plano si-ple o a través depro?ecciones con -ovi-ientos de cursores.
Las caracter
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". Arreglo de Fases U
1 . El #oco del +arrido 507 $sectorial% puede ser-anipulado por -edio de un cursor.
11. Los datos de inspecci(n son -ostrados en vistas- ltiples co-o) 6arrido tipo 5A7, +arrido lineal,+arrido 507 o vista opCIE ? los datos pueden serregistrados en "9.
1". Los datos pueden ser -anipulados por -edio de unprogra-a de inter#ase.
Las caracter
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4"
6arridos ? presentaciones en elArreglo de Fases por Ultrasonido
$UPA %
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4&
". Arreglo de Fases U
6ARRI9 ELE* R >I* K
*on arreglo de #ases se puede reali ar un+arrido electr(nico sin tener ue -over
#
-
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44
". Arreglo de Fases U
6ARRI9 ELE* R >I* K
*on ultrasonido convencional para reali ar el+arrido ultras(nico de una pie a se de+e -over#
-
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48
". Arreglo de Fases U
& -A I/) (L(%T 01I%) –
-arrido (lectr+nico UPA
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4:
". Arreglo de Fases U
-arrido (lectr+nicoUn solo cristal
-arrido (lectr+nico focali ado
l d
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4@
". Arreglo de Fases U
Presentaci(n opcional del arreglo de #ases en la pantalla,para palpador de incidencia nor-al
6ARRI9 LI>EAL
A l d
-
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4B
". Arreglo de Fases U
6ARRI9 LI>EAL
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" A l d F U
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Capacitación
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8
". Arreglo de Fases U
6ARRI9 0E* RIAL $507%
" A l d F U
-
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Capacitación
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". Arreglo de Fases U
Presentaci(n opcional del arreglo de #ases en la pantalla,para palpador de incidencia nor-al
6ARRI9 0E* RIAL $507%
" A l d F U
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Capacitación
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8"
". Arreglo de Fases U
2
6ARRI9 0E* RIAL $507%
" A l d F U
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Capacitación
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8&
". Arreglo de Fases U
6ARRI9 0E* RIAL $507%
2
" A gl d F U
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Capacitación
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84
". Arreglo de Fases U
6ARRI9 0E* RIAL $507%
Presentaci(n opcional del arreglo de #ases en la pantalla,para palpador de incidencia angular
" A gl d F U
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Capacitación
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". Arreglo de Fases U
Presentaci(n opcional del arreglo de #ases en la pantalla,para palpador de incidencia nor-al
6ARRI9 5*7 P CIE
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8:
Le?es Focales
" Arreglo de Fases U
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8@
34u5 es una le$ focal6
(s el cálculo matemático 7ue determina los re7uerimientos de laconfiguraci+n ultras+nica "retardo pulsador8receptor# para el ángulo de un9a específico.
La cantidad +ptima de le$es focales es el balance entre la velocidad de
rastreo $ la resoluci+n de la imagen.
(l P9asor :; tiene un total de 2
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. Arreglo de Fases U
" Arreglo de Fases U
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Capacitación
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8D
. Arreglo de Fases U
Una le? #ocal son las le?es de retardo de tie-po? a-plitud para un grupo de ele-entos, estasle?es de+en ser opti-i adas para co-pensar eldesv
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Capacitación
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:
. Arreglo de Fases U4 . 40.0
> -ero de le?es #ocales $Angle 0top K Angle 0tart% V Angle 0tep> -ero de le?es #ocales $@ K 4 % V 1 &
" Arreglo de Fases U
-
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Capacitación
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:1
. Arreglo de Fases U
40.04 .
> -ero de le?es #ocales $Angle 0top K Angle 0tart% V Angle 0tep> -ero de le?es #ocales $@ K 4 % V .8 :
" Arreglo de Fases U
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Capacitación
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:"
. Arreglo de Fases U
40.04 .
4 . 40.0
" Arreglo de Fases U
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Capacitación
www.llogsa.comArreglo de Fases UPA
:&
. Arreglo de Fases U
> -ero de le?es #ocales $Angle 0top K Angle 0tart% V Angle 0tep> -ero de le?es #ocales $@ K 4 % V .& 1
40.04 .
3
" Arreglo de Fases U
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Capacitación
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:4
. Arreglo de Fases U
> -ero de le?es #ocales $Angle 0top K Angle 0tart% V Angle 0tep> -ero de le?es #ocales $:8.8 K 4 % V ." 1"@.8
40.04 .
2
6
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Capacitación
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:8
&. ransductores de UPA
& ransductores UPA
-
8/19/2019 Arreglo de Fase Capítulo 1, 2, 3
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Capacitación
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::
&. ransductores UPA
' Los transductores convencionales est nco-puestos de un solo cristal $ele-entopie oeléctrico%.
' Para los transductores de arreglo de #ases,
el cristal es cortado en -uc!os ele-entosQestos ele-entos son controladosindividual-ente con retardos de tie-polla-ados 5Le?es Focales7.
' La apertura es controlada siguiendo eln -ero de ele-entos excitados ? la #or-ade la le? #ocal.
& ransductores UPA
-
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Capacitación
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:@
&. ransductores UPA
ransductor *onvencional Arreglo de #ases UPA
& ransductores UPA
-
8/19/2019 Arreglo de Fase Capítulo 1, 2, 3
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Capacitación
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:B
&. ransductores UPA
& ransductores UPA
-
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Capacitación
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:D
&. ransductores UPALe$es *ocales
P R rig Cr$stal
& ransductores UPA
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Capacitación
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@
&. ransductores UPA
9e acuerdo con las aplicaciones ? reas de inspecci(n,
las inspecciones convencionales re uieren di#erentestipos de transductores con di#erentes onas de#ocali aci(n, aperturas ? ngulos.
&. ransductores UPA
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Capacitación
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@1
Conector K *onecta el transductor al instru-ento ? tiene un conductorcentrado dentro del otro.
Electro"os K Proporciona la rutaeléctrica !acia el ele-entopie oeléctrico.
Elemento Pie%oel&ctrico K *onviertela energ
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Capacitación
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@"
Carcasa K *u+ierta -et lica resistente para el transductor.
'o(ina "e )esonancia K Iguala eléctrica-ente eltransductor al instru-ento.
Material "e )espal"o K Material uellena la cavidad del transductor paraproporcionar esta+ilidad -ec nica alele-ento pie oeléctrico
Material "e Amortig amiento KMaterial ad!erido a la parteposterior del ele-ento pie oeléctricopara controlar su vi+raci(n.
&. ransductores UPA*onstituci(n de un transductor de !a recto convencional
&. ransductores UPA
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Capacitación
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@&
' La #a+ricaci(n convencional de transductores concristales -onol
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Capacitación
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@4
*orte en cuadritos
Relleno
Pulido
Recu+ri-iento-et lico
*ortado Per#orado
For-ado
&. ransductores UPA
&. ransductores UPA
-
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Capacitación
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Arreglo de Fases UPA
@8
Matri de +lo ues decer -ico con relleno depol
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Capacitación
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Arreglo de Fases UPA
@:
*onstituci(n de un transductor de !a UPA
%one'iones internas para elemento
?ista interna transductor UPA
&. ransductores UPA
-
8/19/2019 Arreglo de Fase Capítulo 1, 2, 3
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Capacitación
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Arreglo de Fases UPA
@@
'Un transductor de arreglo de #ases puede serco-parado con un gran transductor de ele-entosencillo, cu?a rea activa !a sido su+dividida enpe ue=os seg-entos o ele-entos.
&. ransductores UPA
-
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Capacitación
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Arreglo de Fases UPA
@B
*uando se conecta a uninstru-ento de arreglode #ases, la direcci(n ?#ocali aci(n del !aultras(nico puede serca-+iada en cadarepetici(n de pulso,activando ele-entosindividuales conpe ue=as di#erencias entie-po o en di#erenteorden.
&. ransductores UPA
-
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Capacitación
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Arreglo de Fases UPA
@D
*p+ Pitc,9istancia de centro a centro entre dos ele-entos ad?acentes.
*-+ ElevationAltura del ele-ento.
Pro(a"or virt alEl n -ero de ele-entos sencillos activados co-o un grupo paracrear las caracter
-
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Capacitación
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Arreglo de Fases UPA
B
*onvencional
Arreglo
Por de;nici(n en su #or-a - s si-ple unARREGL es una colecci(n de transductores
individuales
&. ransductores UPA
-
8/19/2019 Arreglo de Fase Capítulo 1, 2, 3
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Capacitación
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Arreglo de Fases UPA
B1
>ecesita-os entender el ca-po de sonido deun solo ele-ento para entender el dise=o dearreglo de #ases.
&. ransductores UPA
-
8/19/2019 Arreglo de Fase Capítulo 1, 2, 3
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Capacitación
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Arreglo de Fases UPA
B"
*a-po *ercano
λ 4
2 D N =
&. ransductores UPA
-
8/19/2019 Arreglo de Fase Capítulo 1, 2, 3
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Capacitación
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Arreglo de Fases UPA
B&
γ (Wngulo de 9ivergencia )
)*7.0(sin 1
D
λ γ
−
=
*a-po Le3ano
&. ransductores UPA
-
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Capacitación
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Arreglo de Fases UPA
B4
0o
1
5o
1
5o
3
0o
3
0o
0o1
5o
1
5o
3
0o
3
0o
a
-a?or λ /D
+
-enor λ /D
&. ransductores UPA
-
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Arreglo de Fases UPA
B8
as l/neasp ntea"asin"ican lalongit "
"el campocercano.
E#ecto "ela#rec enci
a en la"ivergencia "el ,a%.
E#ecto "el"i0metro"el cristalen la"ivergencia
"el ,a%.
9ivergencia del /a U
&. ransductores UPA
-
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Arreglo de Fases UPA
B:
Regi(n de*onvergenc
ia
Regi(n de9ivergenci
a
&. ransductores UPA
-
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Arreglo de Fases UPA
B@
' El ca-po de sonido no puede ser #ocali ado -as
all de la distancia del *a-po *ercano.' Para a3ustar la distancia del *a-po *ercano, ladi-ensi(n lateral $ta-a=o del ele-ento% o#recuencia de la #uente de+en ser a3ustados.
c
f D D N
*4
*
4
22
==
λ
&. ransductores UPA
-
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Arreglo de Fases UPA
BB
*a+le*arca a
ar3eta de circuito
Ala-+res de conexi(n
A-ortigua-iento
*er -ica pie oeléctricaseg-entada*apa de acopla-ientoac stico
&. ransductores UPA
-
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Arreglo de Fases UPA
BD
' Arreglo Lineal' Arreglo 9ual' Arreglo *ircular
' Arreglo Anular
La di#erencia entre el pro+ador de arreglo de #ases ? eltransductor convencional es el n -ero de cristales oele-entos contenidos dentro del pro+ador. Un pro+adorconvencional contiene un ele-ento ? pro+ador de arreglode #ases tiene - ltiples ele-entos. *ada ele-ento en elpro+ador de arreglo de #ase puede ser con;gurado dedi#erentes #or-as co-o)
&. ransductores UPA
-
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Arreglo de Fases UPA
D
&. ransductores UPA
-
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Arreglo de Fases UPA
D1
' Caracter/sticas nicasK *on;guraci(n de arreglo
- s si-ple.K 9irecciona-iento del !a
en un e3e.
' AplicacionesK Focali aci(n varia+le.K Wngulo del !a varia+le.K Puede ser -ontado so+re
una apata.K In-ersi(n general.K A-plia co+ertura del !a .
Arreglo Lineal
&. ransductores UPA
-
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Arreglo de Fases UPA
D"
' Caracter/sticas nicasK " arreglos lineales en una
carcasa.K Wngulo superior ;3o
$pro#undidad #ocal%
' AplicacionesK Inspecci(n en la super;cie
cercana.K Inspecci(n de -ateriales
de espesor pe ue=o.K Wngulo del !a varia+le.
Arreglo 9ual R
&. ransductores UPA
-
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Arreglo de Fases UPA
D&
' Caracter/sticas nicasK *(ncavo o convexo.K Radio de curvatura ;3o.
' AplicacionesK u+er
-
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Arreglo de Fases UPA
D4
' Caracter/sticas nicasK Ele-entos anulares
concéntricos.K Pueden ser curvos
es#éricos para una pre#ocali aci(n.
' AplicacionesK Inspecci(n de 6illets.K In-ersi(n en general.K Punto #ocal varia+le.K 9etecci(n de pe ue=os
re ectores.
Arreglo Anular
-
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D8
9irecciona-iento Electr(nico
del /a
&. ransductores UPA
-
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Arreglo de Fases UPA
D:
A!ora va-os a considerar la relaci(n entre el ta-a=odel ele-ento ? el direcciona-iento del !a de Arreglode Fases
Direccionamiento
electrónico-Arreglo de Fases
&. ransductores UPA
-
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Arreglo de Fases UPA
D@
Geo-etr
-
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DB
Ele-entos grandes solo pueden 5ver7 unoscuantos grados #uera del e3e.
&. ransductores UPA
-
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Arreglo de Fases UPA
DD
Ele-entos angostos tienen una -a?or divergencia del!a ultras(nico ? son necesarios para direcciona-iento
del !a .
&. ransductores UPA
-
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Arreglo de Fases UPA
1
Frente de ndade 6a3a
A-plitud
Ele-entos grandes son -enos divergentes, -enordirecciona-iento.
Direccionamiento electrónicoArreglo "e 2ases
&. ransductores UPA
-
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Arreglo de Fases UPA
1 1
Frente de ndade Ma?orA-plitud
Ele-entos pe ue=os son - s divergentes, -a?ordirecciona-iento.
Direccionamiento electrónicoArreglo "e 2ases
&. ransductores UPA
-
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Arreglo de Fases UPA
1 "
Un grupo de pe ue=os ele-entos se co-portaco-o el ta-a=o de un ele-ento grande.
Cista#rontal
CistaLateral
&. ransductores UPA
-
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Arreglo de Fases UPA
1 &
Un grupo activo dentro de un arreglo -a?or sesigue co-portando co-o un transductor sencillo delta-a=o del grupo activo.
&. ransductores UPA
-
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Arreglo de Fases UPA
1 4
&. ransductores UPA
-
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1 8
*on un transductor convencional para ca-+iar el ngulodel sonido de+e-os utili ar di#erentes transductores o
apatas.
4 X: X
&. ransductores UPA
-
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Arreglo de Fases UPA
1 :
Para +arrer el volu-en de una parte de+e-os -over#
&. ransductores UPA
-
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Arreglo de Fases UPA
1 @
Para #ocali ar de+e-os usar un lente o un ele-ento curvo.Para ca-+iar la distancia de #ocali aci(n de+e-os ca-+iarel transductor
4 X : X
&. ransductores UPA
-
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1 B
*on un siste-a de arreglo de #ases el ngulo del !aultras(nico puede ser ca-+iado electr(nica-ente.
:X
&. ransductores UPA
-
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Arreglo de Fases UPA
1 D
El ,a% con n 0ng lo "e45
se re e7a en la (ase "e laran ra $ pro" ce na
in"icación al recorrer laprimer pierna
En este caso8 se pro" centres in"icaciones en na
sola posición "el palpa"or8san"o n rango "e
0ng los "e 395 a :95
El ,a% con n 0ng lo "e;5
se re e7a en la es= inain#erior "el (lo= e al
recorrer na sola pierna
&. ransductores UPA
-
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11
*on un siste-a de arreglo de #ases el punto #ocal puedeser ca-+iado electr(nica-ente.
&. ransductores UPA
-
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Arreglo de Fases UPA
111
&. ransductores UPA
-
8/19/2019 Arreglo de Fase Capítulo 1, 2, 3
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Arreglo de Fases UPA
11"
El direcciona-iento ? #ocali aci(n del !a pueden serco-+inados.
:X
&. ransductores UPA
-
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Arreglo de Fases UPA
11&
El arreglo de #ase puede proporcionar la co+ertura de-uc!os transductores sencillos guiando electr(nica-ente el
!a ultras(nico.
-a% #ocali%a"o
&. ransductores UPA
-
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114
El arreglo de #ase puede proporcionar la co+ertura de-uc!os transductores sencillos guiando electr(nica-ente el
!a ultras(nico.
-a% g ia"o
&. ransductores UPA
-
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118
Resu-iendo la relaci(n entre el ta-a=o delele-ento ? el direcciona-iento del /a .
' Los ele-entos de+en ser angostos para o+tenerla su;ciente divergencia del !a ?direcciona-iento.
' El ta-a=o del grupo de+e ser lo su;ciente-entelargo para o+tener el ca-po cercano apropiadopara #ocali ar.
' El arreglo de+e contener un n -ero su;ciente de
ele-entos activos para el +arrido.
E# d l d l
&. ransductores UPA
-
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11:
E#ecto del ta-a=o delEle-ento
' *uando dis-inu?e el ta-a=o del ele-ento...
KEl n -ero de ele-entos necesarios paraun ta-a=o de grupo deter-inado au-enta.
KEl ngulo - xi-o de direcciona-iento delarreglo au-enta.
KEl incre-ento del ngulo dedirecciona-iento au-enta.
&. ransductores UPA
-
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Capacitación
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11@
Incre-ento del ngulo dedirecciona-iento' Inicial-ente, el ele-ento Y1 es 5disparado7.
' Un tie-po después, el ele-ento Y" es 5disparado7.
' En este tie-po, el #rente de onda del Y1 se !apropagado en una distancia.
&. ransductores UPA
-
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118/118
11B
Un Pitc! - s pe ue=o signi;ca un -a?or incre-ento dengulo
Ele-ento Y1 Ele-ento Y"
Pitc!d
θ
)/)*((sin 1 Pitcht c−
=θ
