CONCEPÇÃO DESENVOLVIMENTO E PRODUÇÃO DE SONDAS DE ULTRA-SONS

CONCEPÇÃO DESENVOLVIMENTO E PRODUÇÃO DE SONDAS DE ULTRA-SONS O controlo não destrutivo por ultra-sons é hoje um dos métodos mais utilizados em END, e em Portugal é dado um passo significativo na produção de sondas ultra-sonoras André Luz ; Telmo Santos ; Pedro Barros ; Pedro Vilaça 3 ; Luísa Quintino 4 Engenheiro Mecânico pelo Instituto Superior Técnico Engenheiro Mecânico e Responsável Técnico do LABEND do Instituto de Soldadura e Qualidade 3 Professor Auxiliar do DEM do Instituto Superior Técnico 4 Professora Associada do DEM do Instituto Superior Técnico Resumo O desenvolvimento de sondas de ultrasons é um trabalho de parceria entre o Instituto Superior Técnico (IST) e o Instituto de Soldadura e Qualidade (ISQ), que surgiu como resposta à necessidade estratégica de produzir estas sondas em Portugal. O objectivo é adquirir o know-how necessário ao desenvolvimento, projecto, produção e teste de sondas de ultra-sons. Numa primeira fase para aplicação em técnicas convencionais de Ensaio Não Destrutivo (END), e numa fase posterior, para aplicação em técnicas avançadas de END e resolução de necessidades específicas. Assumir este problema significa ter presente uma meta: Conhecer os fundamentos teóricos, com base nos quais se projecte uma sonda, cujo protótipo produza resultados satisfatórios. Começará por se apresentar os fundamentos do processo de END por ultra-sons, fazendo referência a alguns conceitos teóricos associados aos vários tipos de sondas. Posteriormente descreve-se a concepção e projecto do protótipo da sonda, denominada por ISTAG T5-60, tendo em conta as diferentes vertentes de projecto estrutural, acústico e eléctrico. Serão relatadas algumas etapas da construção dos protótipos e apresentados os resultados obtidos, bem como as conclusões. Introdução Contextualização do trabalho Os END constituem uma prática absolutamente vital em engenharia, dado que as diversas tecnologias de produção implicam a formação de descontinuidades, que têm que ser detectadas e controladas. Neste contexto destaca-se o END por ultra-sons, que devido à sua eficácia é hoje uma das técnicas mais universalmente usadas. Os mais recentes desenvolvimentos tecnológicos nesta área resultaram em variantes de inspecção por ultra-sons como o TOFD e o Phased Array. De qualquer modo, as sondas de ultrasons convencionais constituem a essência do método. Por isso, a sua compreensão e domínio são condições indispensáveis. Fundamentos da Inspecção por Ultra-sons A inspecção por ultra-sons é um método não destrutivo no qual um impulso de ondas sonoras de altafrequência é introduzido no material para permitir a detecção de descontinuidades internas. Eco da descontinuidade sonda material descontinuidade Eco de fundo Fig. Esquema da inspecção por ultra-sons [] As ondas sonoras atravessam o material com alguma perda de energia atenuação e são reflectidas nas interfaces. O impulso reflectido é registado e analisado, o que permite aferir a presença e localização de falhas ou descontinuidades. O grau de reflexão depende fortemente do estado físico dos materiais que formam a interface. Por exemplo, os impulsos acústicos são totalmente reflectidas numa interface sólido/gás. Reflexão parcial ocorre em interfaces sólido/líquido ou sólido/sólido. Descontinuidades, como fendas, cavidades e poros, que produzem

interfaces reflectoras são facilmente detectadas. Inclusões e outras heterogeneidades podem também ser detectadas, pois originam reflexões parciais. A inspecção por ultra-sons é realizada com frequências entre os 0. e os 5MHz, bem acima do audível. O impulso ultra-sonoro é gerado e enviado através de uma sonda (ou transdutor) que é colocada na peça. Qualquer som que seja reflectido regressa ao transdutor como um eco e é mostrado no ecrã, o que permite medir a amplitude do eco e o tempo de percurso Figura. As ondas ultra-sonoras consistem em vibrações mecânicas com amplitudes de vibração muito abaixo do limite elástico dos metais, evitando assim efeitos permanentes nas peças [, ]. Tipos de sondas As sondas são o elemento activo dos ensaios não destrutivos por ultra-sons. É nelas que se encontra o transdutor piezoeléctrico, que transforma a energia eléctrica em energia sonora, e é através delas que os ultra-sons são transmitidos do transdutor para a peça a inspeccionar. Existe uma enorme variedade de sondas, as quais apresentam soluções construtivas ajustadas a objectivos bem determinados. Podem ser classificadas segundo diferentes grupos [3]: - Quanto ao ângulo com que o som é introduzido na peça: Sondas direitas; Sondas angulares. - Quanto à forma como a emissão e recepção são efectuadas: Sondas de cristal único; Sondas de cristal múltiplo. - Quanto à forma de acoplamento: Sondas de contacto; Sondas de imersão; Sondas de contacto seco; Sondas sem contacto - Quanto à forma de amortecimento: Sondas normalmente amortecidas; Sondas altamente amortecidas; Sondas de choque. Geração das ondas ultra-sonoras: Piezoelectricidade A conversão de impulsos eléctricos em vibrações mecânicas e a conversão das vibrações mecânicas de retorno em energia eléctrica constitui o coração da inspecção por ultra-sons. O elemento activo que possibilita este fenómeno é o transdutor piezoeléctrico, que é constituído por um piezoeléctrico polarizado e dois eléctrodos fixos a duas faces opostas perpendiculares à direcção de polarização do piezoeléctrico Figura. piezoeléctrico eléctrodo gerador eléctrico Fig. Efeito piezoeléctrico [4] O efeito piezoeléctrico consiste na capacidade de certos materiais, quando sujeitos à pressão mecânica produzirem tensões eléctricas piezoelectricidade directa. O efeito é reversível, ou seja, estes materiais quando sujeitos a uma tensão eléctrica deformam-se piezoelectricidade inversa. Diversos materiais apresentam esta característica, sendo o quartzo um deles. A aplicação de tensão alternada ao transdutor piezoeléctrico vai originar deformações igualmente alternadas com uma frequência igual à tensão eléctrica, a qual irá originar os estados de tracção e compressão necessários à produção do som [3-5]. Frequência de ressonância Considere-se uma placa de um transdutor piezoeléctrico excitada por uma tensão sinusoidal. As partículas da placa oscilarão segundo curvas sinusoidais com diversas amplitudes, levando à propagação de uma onda no interior do piezoeléctrico. Quando a frequência da tensão sinusoidal iguala a frequência natural de vibração do piezoeléctrico, a amplitude de vibração é máxima, fenómeno este que é conhecido por ressonância. Os piezoeléctricos possuem várias frequências de ressonância, cada uma delas relacionada com um modo de vibração particular, que depende da forma do piezoeléctrico, orientação da polarização e direcção do campo eléctrico. No caso particular das sondas de ultrasons, utilizam-se transdutores piezoeléctricos em forma de placa, excitando-os com a frequência de ressonância correspondente à sua vibração em espessura Figura 3. Fig. 3 Modo de vibração em espessura [6] Esta frequência de ressonância ocorre quando a espessura, e, do piezoeléctrico é igual a meio comprimento de onda, λ. C, é a velocidade do som no material piezoeléctrico [3]. e = λ = C f resso () Modelação eléctrica do piezoeléctrico A ressonância do piezoeléctrico é um fenómeno acústico, no entanto tem também repercussões a nível eléctrico. Concretamente, na frequência de ressonância a impedância eléctrica do piezoeléctrico atinge um mínimo. Aumentando ligeiramente a frequência, a impedância vai atingir um máximo, e diz-se então que o piezoeléctrico está em anti-ressonância. Na Figura 4 encontra-se um exemplo do espectro

da impedância eléctrica de um disco Esta frequência indica a anti- piezoeléctrico em função da frequência. ressonância. Aqui, as contribuições capacitiva e indutiva para a impedância Sonda complexa são máximas [7]. P i P r Meio Fig. 4 Espectro da impedância eléctrica de um disco piezoeléctrico [7] O comportamento eléctrico do piezoeléctrico em ressonância e antiressonância pode ser aproximado pelo circuito eléctrico equivalente da Figura 5. Circuito Eléctrico Equivalente L Para este circuito, a impedância atinge um mínimo quando se verifica a condição (). A impedância eléctrica deve respeitar a condição (3). Ou seja, em ressonância, as contribuições capacitiva e indutiva para a impedância eléctrica complexa anulam-se mutuamente. A ressonância é por isso caracterizada por uma impedância puramente resistiva. Ainda para o circuito da Figura 5, a impedância atinge um máximo para a frequência dada por (4). Cb Fig. 5 Circuito eléctrico equivalente do piezoeléctrico Ca ω ω = sendo: f = LC a π Z = R () R + Lω = R C (3) aω a b ω (4) = C + C LC C a b Propriedades das ondas ultrasonoras Nos sólidos, as ondas sonoras propagam-se em quatro modos principais com base na forma de oscilação das partículas: ) Ondas longitudinais ; ) Ondas transversais ; 3) Ondas superficiais ; 4) Ondas placa ou Lamb. As duas primeiras são a forma mais comum de propagação do som [8]. Fig. 6 Gráfico pressão vs. tempo de uma onda longitudinal [8] Destaca-se algumas características das ondas sonoras [3, 9]: - Atenuação: Efeito combinado de absorção e dispersão. Consiste na taxa de decaimento da vibração mecânica à medida que esta se propaga ao longo do material. - Reflexão e Transmissão: Quando uma onda incide na superfície de separação de dois meios, parte do som reflecte-se e outra parte transmite-se para o outro meio (Figura 7), sendo as relações que estabelecem as percentagens de som transmitido e reflectido dependentes da impedância acústica, Z. Z = ρ.c (5) Onde: ρ é a densidade e C a velocidade do som no material. As razões entre as pressões acústicas reflectidas e incidentes, R, e entre as pressões acústicas transmitidas e incidentes, T, estão estabelecidas em (6). P Z Z r R = = P i Z + Z Pt Z T = = P Z + Z i P t T R = (6) - Refracção: Quando o impulso sonoro incide obliquamente sobre uma interface, a onda é parcialmente reflectida e parcialmente refractada. Além disso, a onda sofre também um desdobramento o que significa que, por exemplo no caso de uma onda incidente longitudinal, obtém-se uma onda longitudinal refractada e uma onda longitudinal reflectida e ainda uma onda transversal refractada e uma onda transversal reflectida Figura 8. Fig. 8 Incidência oblíqua numa interface [] Os índices L e T referem-se a ondas longitudinais e transversais, respectivamente. Os ângulos de reflexão e refracção são dados pela Lei de Snell (7). ( α ) ( ) sin C sin α = C Meio Fig. 7 Reflexão e transmissão (7) - Difracção: Quando o som se propaga num meio homogéneo, todas as partículas existentes numa determinada superfície vibram de forma idêntica. Contudo, quando a onda

passa por uma descontinuidade pequena, quando comparada com o seu comprimento de onda, ela tende a dobrar-se em torno das extremidades da descontinuidade. Fig. 9 Difracção de ondas sonoras [9] Projecto da Sonda No contexto do presente projecto, optou-se por desenvolver uma sonda angular de 5MHz, designada ISTAG T5-60 Ev, com as características presentes na Tabela. Característica Especificação Ângulo Angular (60º) Emissão/Recepção Piezoeléctrico único Frequência 5 MHz Tipo de onda Transversal Tipo de amortecimento Normalmente amortecida Acoplamento Contacto Focalização Não focalizada Tipo de ensaio Automático Tab. Especificações da sonda ISTAG T5-60 Ev A sonda de ultra-sons apresenta uma elevada complexidade em termos de concepção e projecto. Com efeito, ela integra um conjunto muito variado de dispositivos, criteriosamente relacionados entre si e onde cada um desempenha uma função bem específica e determinada (Tabela ). No dimensionamento dos vários elementos da sonda, é necessário atender a um conjunto muito vasto de matérias teóricas, considerando entre outros, os fenómenos acústicos, propagação de ondas sonoras, impedâncias de materiais, análise de circuitos eléctricos, vibrações e ressonância, análise estrutural e modal. Atendendo à grande variedade de fenómenos físicos envolvidos no funcionamento das sondas de ultrasons, é útil definir três grandes componentes de projecto: ) Componente Estrutural; ) Componente Acústica; 3) Componente Eléctrica. Cada uma destas componentes engloba elementos que podem ser dimensionados de forma mais ou menos independente dos restantes, embora existam elementos a pertencer simultaneamente a componentes diferentes (Figura 3). Fig. 0 Elementos constituintes da sonda ISTAG T5 60 Ev Fig. Sonda direita ISTAG L5 00 Ev desenvolvida para comparação de resultados Elementos da sonda Funções ) Chassis ) Isolador 3) Calço 4) Amortecedor - Suporta as cargas e protege todos os elementos interiores; - Permite a ligação ao mecanismo de funcionamento automático. - Isola acusticamente os elementos do exterior; - Assegura a fixação do calço ao chassis por aperto. - Suporta o piezoeléctrico; - Propaga o som desde o piezoeléctrico até ao material. - Absorve o som emitido pela face oposta ao calço; - Contribui para a paralisação do piezoeléctrico em eco pulsado; - Absorve ecos parasitas que poderiam mascarar ecos relevantes. Fig. Assemblagem dos vários elementos Input / Output (Ultra-sons) 5) Aglomerante - Envolve a bobina, os condutores e cola a tampa; - Preenche o espaço vazio no interior da sonda. 6) Tampa - Suporta a ligação e fecha o interior da sonda. 7) Sola de sacrifício - Protege a superfície de contacto do calço; - Permite manter continuamente a presença de líquido acoplante. 8) Piezoeléctrico - Emite e recebe impulsos sonoros. 9) Bobina - Anula a capacitância estática do piezoeléctrico; - Atenua o zunido do piezoeléctrico; - Reduz o ruído do sinal. 0) Ligação - Conecta a sonda ao dispositivo de geração e análise de sinal. Tab. Funções dos elementos da sonda Input / Output (Tensão AC) Fig. 3 Elementos da sonda ISTAG T5 60 Ev e suas ligações

Projecto da Componente Estrutural Procedeu-se a uma análise estática e modal a alguns elementos da sonda, com vista a calcular: - Tensões e deformações máximas; - Frequências e modos de ressonância; - Cálculo de optimização. Fig. 4 Exemplo de malha de elementos finitos usada para o calço (6895 elementos) Devido à complexidade do problema e consequente impossibilidade de resolução analítica os cálculos foram efectuados numericamente recorrendo a programas de elementos finitos, nomeadamente o ANSYS. ~90 KHz) são muito inferiores à frequência de excitação (5MHz). Verificou-se também que o material do chassis não entrará em cedência durante o funcionamento da sonda em modo automático. Projecto da Componente Acústica Pretende-se neste ponto avaliar todas as implicações decorrentes das propriedades acústicas e geométricas dos componentes, com vista ao seu correcto dimensionamento e optimização. Em termos analíticos, as ferramentas de projecto usadas envolvem: Leis constitutivas da propagação de som em sólidos; Atenuação e difracção; Lei de Snell (refracção) e Lei da reflexão; Interferências; Física dos piezoeléctricos. A parte lateral anula os ecos parasitas através de sucessivas reflexões nessa zona, e a superfície da frente do calço possui uma geometria triangular (Figura 9) que contribui para a redução da amplitude sonora das ondas reflectidas na base de interface. a) Fig. 8 Geometria do calço da sonda e esquema dos ecos parasitas Fig. 5 º e º modos de vibração, respectivamente (deformação ampliada 3773 vezes) Modo de CFI f CFII f Vibração (Hz) (Hz) 684.3 733.5 704.9 939.7 00 6847 73973 300 80838 86536 Tab. 3 Frequências de 4 modos de vibração para dois tipos de condições fronteira (CF) Fig. 6 Pormenor do estado de tensão na zona de tensão máxima (3 MPa) (deformação ampliada 306.78 vezes) Desta análise é possível concluir que não existe o perigo de o calço entrar em ressonância devido à excitação do piezoeléctrico, porque as suas frequências naturais de vibração (até É necessário seleccionar os materiais envolvidos de forma a garantir uma correcta propagação do som pelos vários elementos da sonda. A Figura 7 ilustra a disposição de todos os materiais. Borracha vulcanizada Resina epoxida com W PMMA Aço Fig. 7 Disposição dos vários materiais O calço da sonda (Figura 8) é um elemento crítico em termos de projecto, pois deverá apresentar uma geometria que garanta um correcto ângulo de incidência no material a inspeccionar. Deverá também reduzir ao máximo a presença de ecos parasitas que perturbariam o sinal recebido. Para esse efeito, duas zonas do calço são fundamentais: a parte lateral e a superfície da frente. b) Fig. 9 Geometria da frente do calço. a) Tipos de superfície da frente do calço analisadas; b) Resultado da redução da amplitude Relativamente ao amortecimento, este é outro componente sensível dado que condiciona a qualidade do sinal recebido. Foi utilizado um amortecimento produzido a partir de um composto de resina epóxida e 0% de tungsténio em termos de peso. A resina epoxida apresenta propriedades mecânicas indicadas à criação do efeito de paralisação do piezoeléctrico para que este, em repouso, possa receber o eco das ondas emitidas. Por outro lado a adição de pó de tungsténio aumenta a impedância acústica da mistura, o que permite absorver o som, seja ele emitido pelo piezoeléctrico na face oposta ao calço ou sejam ecos parasitas.

.Projecto da Componente Eléctrica Pretende-se neste ponto minimizar o ruído do sinal a partir do correcto dimensionamento da indutância da bobine, que anulará a capacitância estática do piezoeléctrico. Paralelamente pretende-se estudar e conhecer a evolução das grandezas eléctricas da sonda em função da frequência, de forma a optimizar os parâmetros de funcionamento. As ferramentas de projecto usadas envolveram: Análise de circuitos e ressonância eléctrica; Espectro de impedâncias eléctricas; Modelação e simulação matemática de circuitos eléctricos. O disco piezoeléctrico, sendo o elemento que transforma a energia eléctrica de excitação em energia mecânica de vibração, tem associada uma componente eléctrica resistiva, que será responsável pelo consumo de potência eléctrica, segundo a lei de Joule (9). W = V I W = R I (9) Por outro lado, dada a sua natureza geométrica, o piezoeléctrico tem também associada uma componente capacitiva. Esta capacitância é o resultado de existir um dieléctrico (material PZT) com uma determinada permitividade (ε) e espessura (e), entre dois eléctrodos (revestimento de prata nas superfícies) com uma área superficial (S). Essa capacitância é dada pela expressão (0). S C = ε (0) e A existência de uma capacitância num circuito eléctrico perturba o seu funcionamento, introduzindo um avanço de 90º da corrente (I) em relação à tensão (V). Por conseguinte, no projecto da sonda é de todo o interesse anular esta capacitância, pois ela prejudica o seu funcionamento e introduz ruído no sinal. A anulação do efeito capacitivo consegue-se através da introdução de uma bobina em paralelo Figura 0. Fig. 0 Processo de anulação da capacitância do piezoeléctrico Em termos gráficos, a introdução da bobina em paralelo vai anular a componente reactiva (imaginária) do circuito eléctrico, tornando-o puramente resistivo na frequência de funcionamento. Fig. Representação esquemática do vector da impedância complexa A questão que se coloca é saber qual o valor da capacitância do piezoeléctrico que se tem que efectivamente anular. Tal deve-se ao facto de ser com base no valor de (C) que se dimensiona a indutância da bobina (L). Na realidade (C) não é constante ao longo da frequência, daí que se torne indispensável saber o valor da frequência (f) para o qual se pretende dimensionar (L). Para responder a estas questões, foram analisadas duas abordagens distintas. - Primeira abordagem: Anulação da capacitância do circuito eléctrico equivalente do piezoeléctrico na frequência de ressonância. Nesta abordagem partiu-se de uma análise de circuitos para calcular o valor da indutância da bobine. O circuito eléctrico equivalente usado (Figura ) foi cedido pelo fabricante do piezoeléctrico, sendo válido apenas na frequência de ressonância. Fig. Circuito eléctrico equivalente do piezoeléctrico com bobine em paralelo A impedância eléctrica complexa total deste circuito é dada por: R + j f L f Ca Z T = + j R + j f L f Cb f Ca f Lext Todos os termos complexos se anulam naturalmente na frequência de ressonância, à excepção do segundo termo do denominador que será anulado com a da bobine, de acordo com a seguinte equação: - Segunda abordagem: Anulação da capacitância estática do piezoeléctrico a KHz. Esta abordagem consiste em anular exclusivamente a capacitância estática do piezoeléctrico. Sendo que este valor é medido directamente com um analisador RLC ou com um analisador de redes (Figura 3), e é compensado com base no circuito da Figura 0. C 0 Fig. 3 Evolução da capacitância estática do piezoeléctrico (C 0 ) em função da frequência As duas abordagem foram realizadas para 3 situações: piezoeléctrico completamente livre (A), piezoeléctrico colado no calço (B), piezoeléctrico colado e amortecido (C). () f Cb = 0 Lext = () f L C f ext b

Verificou-se no final que as duas abordagens convergiram para o mesmo valor de indutância da bobine (0.45 µh), conforme se pode observar pela tabela 4 e Figura 4. Livre Amortecido C b [nf] 4.9 8.8 ª L ext [µh] 0. 0.5 f r [MHz] 4.84 4.3 C 0 [nf]. 9.9 ª L ext [µh] 0.09 0.4 f r [MHz] 4.84 4.3 Tab. 4 Evolução dos valores da bobina para as duas abordagens Fig. 7 Soldadura das ligações eléctricas Fig. 8 Aplicação do amortecimento e acabamentos finais Sonda: #0; Bobine:L=0µH; Ganho=44dB Sinal de fraca qualidade com elevado ruído e pouca definição Ruído Eco principal Ruído Sonda: #0; Bobine:L=0.3µH; Ganho=44dB Sinal de boa qualidade sem ruído e optima definição Zona morta Eco parasita Eco bem definido Ausência de ruído Fig. 3 Comparação do resultado obtido com e sem bobine Fig. 4 Evolução da indutância da bobina para as duas abordagens Protótipo A validação experimental do projecto, com base no teste de protótipos, teve como objectivo estudar o maior número de parâmetros possíveis, a partir de diferentes soluções construtivas. Por isso foi necessário criar um conjunto de 0 protótipos a fim de poder avaliar convenientemente as repercussões das sucessivas alterações nos resultados finais. Fig. 9 Protótipo final da sonda ISTAG T5-60 Ev Resultados Obtidos Todos os ensaios foram realizados no LABEND Laboratório de Ensaios Não Destrutivos do ISQ. O equipamento utilizado foi composto por: ) Um bloco padrão DIN 540; ) Um gerador de sinais; 3) Um computador para análise de resultados através do software Technology Design Advanced Ultrasound Inspection System TM. A introdução de uma bobine (com a indutância correcta) em paralelo com o condensador, aumenta drasticamente a qualidade do sinal, conforme se pode verificar pela Figura 3. Na Figura 3 apresenta-se a comparação entre o resultado obtido com o protótipo final (Sonda #9F) e uma sonda comercial para as mesmas condições. Sonda: #9F; Bobine:L=0.37µH; Ganho=7dB Eco obtido com elevado SNR e grande resolução Ausência total de rúido Zona morta reduzida Zona morta reduzida Eco principal com excelente definição e grande amplitude Sonda comercial; Ganho=7dB Eco obtido com menor SNR e grande resolução Existência de algum rúido Eco principal com excelente definição e grande amplitude Fig. 3 Comparação entre a sonda ISTAG T5-60 Ev e uma sonda comercial Fig. 5 Protótipos de sondas de ultra-sons A construção dos protótipos envolveu operações de corte, torneamento, fresagem, lixagem, furação, colagem e soldadura por brassagem. Fig. 6 Fresagem do calço e colagem do piezoeléctrico ao calço Fig. 30 Equipamento usado nos ensaios A qualidade da sonda está directamente relacionada com a qualidade do sinal recebido. Seria desejável obter um sinal com as seguintes propriedades: - Ausência de ruído; - Ecos bem definidos e estreitos; - Amplitudes elevadas para o menor ganho possível. As sondas foram testadas com eco pulsado de 00 ns e uma frequência de 5MHz. Os resultados são efectivamente bastante parecidos, sendo que a única diferença está relacionada com a amplitude do eco recebido. Com efeito, a sonda ISTAG apresenta, para o mesmo valor de ganho, menor amplitude que a sonda comercial. Este facto é consequência da maior atenuação provocada pelo material do calço e também devido à não focalização do feixe acústico.

A Figura 33 apresenta o espectro da amplitude do eco em função da frequência para ambas as sondas. desempenho da sonda: ) Material do calço ; ) Amortecimento ; 3) Indutância da bobina. O primeiro repercute-se essencialmente no ganho exigido no sinal de entrada, o segundo influencia o espectro da amplitude do eco e o terceiro a qualidade do sinal recebido. O know-how e a experiência adquiridas com o trabalho realizado, poderão constituir as bases necessárias ao desenvolvimento, projecto e produção de sondas de ultra-sons convencionais em Portugal. Fig. 33 Espectro da amplitude do eco em função da frequência para a sonda ISTAG e comercial, respectivamente Ambas as sondas apresentam uma frequência de ressonância próxima dos 5MHz, pois é aí que a amplitude dos ecos é maior. Contudo, a sonda ISTAG não apresenta um espectro do tipo parábola invertida idêntico à sonda comercial. Este fenómeno pode dever-se provavelmente ao facto de o amortecimento ser insuficiente, não paralisado atempadamente o piezoeléctrico após a sua excitação pulsada. Isto manifesta especialmente nas frequências abaixo dos 5MHz, conforme se pode observar na Figura 33. Conclusões Em termos técnicos, os resultados finais obtidos com a sonda ISTAG são bastante próximos dos produzidos pelas sondas comerciais, mas com maior largura de banda. Em protótipos futuros, poder-se-á obter resultados melhores através de um fine tuning de alguns parâmetros de projecto, dado que são conhecidas a origem das diferenças e as acções correctivas a adoptar. Referências [] CND Resource Center; Basic Principles of Ultrasonic Testing, Webpage. [] Davis, Joseph R.; Metals Handbook: Volume 7, Nondestructive Evaluation and Quality Control, American Society for Metals, 989. [3] Barros, Pedro; Ensaios Não Destrutivos, Instituto de Soldadura e Qualidade. [4] Kolesar, Ed; Introduction do Microeletromechanical Systems (MEMS), Webpage. [5] Krautkrämer, J.; Krautkrämer, H.; Ultrasonic Testing of Materials, 3ª Edição, Springer-Verlag, 983. [6] Murata Manufacturing Corp.; Piezoelectric Ceramics Sensors (Piezotite ), Webpage, 00. [7] Ferroperm Piezoceramics A/S, Frequently Asked Questions, Webpage. [8] Henderson, Tom; Sound Waves and Music, Webpage, 004. [9] HyperPhysics; Sound Propagation, Webpage, 005. Ficou claro que certas considerações de projecto são preponderantes no