Controlo de materiais por ultrassons : a espectroscopia ultrassonora na caracterização e classificação de defeitos em materiais

Abstract

O capítulo 1 da presente tese, tem por objectivo dar a conhecer a teoria básica sobre a propagação de ondas acústicas, necessária para se perceber o processo físico subjacente à aplicação da técnica da amplitude da função de transferência no domínio da frequência. O capítulo 2 é inteiramente dedicado ao projecto e caracterização de transdutores ultrassonoros, sendo dado relevo aos aspectos de configuração, construção e optimização. Uma primeira configuração física para um transdutor emitindo no ar será apresentada, com a finalidade de validar os parâmetros decorrentes da modelização teórica e o próprio esquema equivalente usado. O capítulo 3, tem por objectivo dar a conhecer de uma forma não exaustiva, algumas das técnicas mais utilizadas no controlo não-destrutivo por ultrassons. Assim, serão apresentadas as técnicas convencionais pulso-eco, ressonância e modo transmissão, com relevo para a primeira, respectivo equipamento para a sua realização, aplicações, vantagens e desvantagens relativamente a outras técnicas. A espectroscopia ultrassonora, que se reveste de grande importância ao longo do trabalho a desenvolver, constitui uma das mais importantes técnicas no controlo e caracterização de materiais. O capítulo 4, que surge como o mais importante em todo o trabalho de investigação, utiliza a denominada técnica da amplitude da função de transferência em frequência, com vista à classificação automática de defeitos em materiais. É exposto, de forma detalhada, o sistema ultrassónico experimental e sua modelação como um SLIT, de modo a facilitar o processo de desconvolução conducente ao cálculo da função de transferência do meio sob inspecção. São, ainda, introduzidos conceitos importantes de processamento digital de sinal, necessários para uma adequada análise espectral. São, ainda, esquematizados os procedimentos necessários para uma correcta preparação dos sinais no domínio do tempo, com vista à aplicação da transformada de Fourier rápida (FFT). Será demonstrado, experimentalmente, que a técnica da amplitude da função de transferência permite, de forma inequívoca, classificar diferentes tipos (formas) de defeitos bem como as suas dimensões e natureza física. Para uma eficiente classificação de todos os defeitos, apresenta-se, no capítulo 5, um método de reconhecimento de padrões tendo por suporte as redes neuronais. O algoritmo de aprendizagem (back-propagation) e a técnica usada para a obtenção da convergência da rede desenvolvida são, ainda, objecto de estudo neste capítulo.