Propiedades del haz sónico
Propiedades del haz sónico
En el campo cercano (Zona de Fresnel):
- Ocurren fenómenos de interferencia que provocan variaciones de su intensidad.
- Ausencia de divergencia.
En el campo Distante (Zona de Fraunhofer):
- Pocos fenómenos de interferencia.
- Mayor diámetro del haz, este adquiere forma de campana.
- Mayor extensión de la energía sónica debido a la divergencia.
Teoría de la onda ultrasónica
Ecuación de propagación – Frente de onda
La propagación de una onda en un medio físico depende mucho de las propiedades de este medio. En los medios homogéneos y infinitos, se puede plantear una onda continua longitudinal, monocromática (es decir de una sola frecuencia), y de velocidad igual a la velocidad de fase de la onda, con dirección de propagación normal a la dirección de oscilación (onda transversal o de corte), y de misma dirección que la de oscilación (onda longitudinal). En un medio homogéneo y infinito, la forma del frente de onda U es la solución de la ecuación de propagación a lo largo del eje x.
Energía de la onda
La propagación de la onda es alterada por fenómenos como la difracción en la interfaz entre la pasta de cemento y los áridos, la divergencia del haz, los fenómenos abortivos y dispersivos. Estos fenómenos reducen la energía de la onda y por eso alteran la calidad de las medidas de velocidad de impulsos.
Un haz ultrasónico puede ser subdividido en tres zonas: la zona sorda, la zona próxima y la zona lejana.
- La zona sorda (dead zone) corresponde a la zona superficial en la cual no se puede detectar un defecto. El cristal vibra porque se le impone una excitación eléctrica durante un tiempo muy corto, con el objeto de generar un impulso ultrasónico corto. El piezo eléctrico no vibra instantáneamente al parar la excitación, sino resuena durante un tiempo corto. No es posible entonces detectar un defecto superficial durante este tiempo de resonancia. Si el cristal piezoeléctrico está colocado en un bloque de plexiglás correctamente dimensionado, la zona sorda puede ser contenida en el propio transductor.
- La zona próxima (near zone) es la zona en la cual el haz ultrasónico es casi cilíndrico. La longitud l de esta zona es dada por la siguiente relación aproximada. Sin embargo, la resolución de detección de defectos no es constante en esta zona y se mejora con la profundidad.
- La zona lejana (far zone) es la zona debajo de la zona próxima, en la cual ocurre el fenómeno de divergencia del haz. La posibilidad de detectar defectos disminuye con la raíz cuadrada de la distancia desde el transductor hasta el defecto.
Por último, una frecuencia de emisión alta mejorará la resolución, y el ruido disminuirá cuando las dimensiones de la fuente aumentan.
Artículo escrito por el Dr. Mario Ixba
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