IEC TS 63081: a caracterização dos materiais ultrassônicos

Essa especificação técnica, editada em 2019 pela International Electrotechnical Commission (IEC), define as principais quantidades relevantes para a caracterização de materiais ultrassônicos e especifica os métodos para medição direta de muitos parâmetros importantes desses materiais. Aplicável a todas as medições de propriedades de materiais acústicos passivos sob condições de acionamento que não estão sujeitas a propagação acústica não linear.

A IEC TS 63081:2019 – Ultrasonics – Methods for the characterization of the ultrasonic properties of materials define as principais quantidades relevantes para a caracterização de materiais ultrassônicos e especifica os métodos para medição direta de muitos parâmetros importantes desses materiais. Este documento é aplicável a todas as medições de propriedades de materiais acústicos passivos sob condições de acionamento que não estão sujeitas a propagação acústica não linear. Embora existam propriedades de materiais que possam ser de interesse em um regime de tração não linear, elas estão atualmente fora do escopo deste documento.

Conteúdo da norma

PREFÁCIO……………………….. 4

INTRODUÇÃO….. ……………… 6

1 Escopo… ………………………. 7

2 Referências normativas…………. ….. 7

3 Termos e definições…………….. …… 7

4 Lista de símbolos………. ………….. 10

5 Visão geral………… ………………… 12

5.1 Princípios gerais……………….. 12

5.2 Preparação da amostra………………. 12

5.2.1 Amostras de fluidos…………….. .12

5.2.2 Amostras sólidas………………… .13

5.2.3 Geometria da amostra…………. 13

5.2.4 Estabilização da amostra………….. 13

5.3 Transdutores fonte e receptor………………. 14

5.4 Medições de transmissão versus reflexão… ……… 14

5.5 Sinal de excitação do transdutor………………………. 15

5.5.1 Dependência de frequência de quantidades…………. 15

5.5.2 Métodos CW e quase-CW…………………………… 15

5.5.3 Pulsos modulados em frequência e espectrometria de retardo de tempo…………… 16

5.5.4 Métodos de impulso…………………… 18

6 Medição de perda de inserção…………….. 19

7 Medições longitudinais da velocidade das ondas…………………… 22

7.1 Geral…………….. …………… 22

7.2 Transdutores imersos em material fluido…………… 22

7.3 Transdutores e amostra imersos em um fluido de acoplamento……… .23

8 Medições do coeficiente de absorção……………. 24

8.1 Amostra única através do método de transmissão…………. 24

8.2 Amostra dupla através do método de transmissão……….. 26

9 Medição de redução de eco (ER)………………………. 27

9.1 Incidência normal…………………………….. .27

9.2 Incidência oblíqua………………………. 29

10 Medição do coeficiente de retrodispersão……………………. 29

Bibliografia……………… ………………….. 31

Figura 1 – Esquema mostrando o espalhamento difrativo entre a fonte e o receptor dos transdutores……………… ………………….. 14

Figura 2 – Ilustração de um sistema TDS típico………………….. 17

Figura 3 – Desenvolvimento e processamento de sinal para uma frequência compensada de um sinal modulado…………….. 17

Figura 4 – Dispersão do pulso nos meios absorventes…………………. 19

Figura 5 – O espalhamento difrativo adicional encontrado nas medidas da transmissão direta………………. 21

Figura 6 – Transdutores de origem e recebimento imersos em um meio fluido a ser caracterizado………………… 22

Figura 7 – Fonte, receptor e amostra, todos imersos em um fluido de acoplamento…………….. 24

Figura 8 – Vários ecos claramente separados no tempo……… 25

Figura 9 – Fenômenos múltiplos de reflexão e transmissão que ocorrem nas superfícies de uma amostra……………………….. 26

Figura 10 – Apresentação esquemática de uma configuração de medição usada para determinar a redução de eco de um material de ensaio…….. 27

Muitas normas de medição ultrassônica contêm requisitos para as propriedades dos materiais acústicos a serem usados na construção dos equipamentos de medição contidos nesses documentos. A seguir, exemplos de tais padrões. A IEC 61161 especifica o fator de reflexão de amplitude e a absorção de energia acústica para alvos refletores e alvos absorventes e especifica o coeficiente de transmissão de amplitude para películas antifluxo. A IEC 61391-1 discute o coeficiente de reflexão. A IEC 61689 define redução de eco e especifica limites para seus valores. Os termos reflexão e perda de transmissão também são usadas, e valores especificados. A IEC TS 62306 especifica a perda de transmissão e a redução da amplitude de reflexão. A IEC 62359 especifica o coeficiente de reflexão e absorção. A IEC 60601-2-37 especifica o coeficiente de refletância e absorção.

Como a lista acima sugere, uma ampla variedade de termos é usada para especificar as propriedades de um material acústico, e esses termos não são usados consistentemente nos documentos IEC. Além disso, existe um grau de duplicação com vários nomes para a mesma quantidade. Isso é ainda mais confuso, pois não há documento no portfólio de ultrassom IEC que defina os métodos pelos quais essas propriedades são medidas.

Este documento procura solucionar as deficiências, fornecendo: uma definição clara e inequívoca das principais quantidades de interesse durante a caracterização dos materiais; uma discussão de termos semelhantes e como eles podem se relacionar com as principais quantidades; métodos experimentais recomendados para determinar os valores das principais quantidades.

 

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