Ultra-sons - Departamento de Física da Universidade de Coimbra

INSTRUMENTAÇÃO PARA IMAGIOLOGIA MÉDICA
TÉCNICAS DE IMAGEM POR ULTRA-SONS
Licenciatura em Engenharia Biomédica
da
FACULDADE DE CIÊNCIAS E
TECNOLOGIA
DA
UNIVERSIDADE DE COIMBRA
INSTRUMENTAÇÃO PARA IMAGIOLOGIA MÉDICA – TÉCNICAS DE IMAGEM POR ULTRA-SONS
1
INSTRUMENTAÇÃO PARA IMAGIOLOGIA MÉDICA – TÉCNICAS DE IMAGEM POR ULTRA-SONS
2
RESUMO
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Introdução.
Ultra-sons. Princípios Básicos.
Propagação de ondas acústicas.
Transdutores.
Análise por Ultra-sons. Técnicas: “Pulso-eco” e “Modo transmissão”.
Equipamento.
Atenuação.
Reflexão e Refracção.
Aplicações.
Representação dos resultados: A-scan; B-scan e C-scan.
Sistemas de Imagem em aplicações clínicas: Imagens 2D; 3D e 4D. Doppler.
Vantagens e Limitações.
Aplicações de diagnóstico.
Aplicações terapêuticas.
INSTRUMENTAÇÃO PARA IMAGIOLOGIA MÉDICA – TÉCNICAS DE IMAGEM POR ULTRA-SONS
3
ULTRA-SONS – PRINCÍPIOS BÁSICOS
• Ultra-sons: Ondas acústicas com frequências superiores às
detectadas pelo ouvido humano.
Sub-sons/Infra-sons
Áudio frequências
20 Hz
Ultra-sons
20 kHz
Frequência
• Ondas mecânicas constituídas por oscilações discretas de cada uma das
partículas do meio.
• Analogia clássica com o modelo da
massa e da mola: ao afastar-se a massa
do seu ponto de equilíbrio dá origem a
uma oscilação.
INSTRUMENTAÇÃO PARA IMAGIOLOGIA MÉDICA – TÉCNICAS DE IMAGEM POR ULTRA-SONS
4
ULTRA-SONS – PRINCÍPIOS BÁSICOS
• Considerando o modelo
bidimensional, quando as partículas
são excitadas de um dos lados vai
surgir uma oscilação harmónica com
todas as partículas em fase.
• Na prática, devido às ligações não serem rígidas, os planos supostamente
de fase constante, sofrem um atraso, dando origem à chamada onda elástica.
• Longe das fronteiras do material
vamos ter 2 tipos de ondas:
Ondas Longitudinais
(Compressão)
Ondas Transversais
(Shear)
INSTRUMENTAÇÃO PARA IMAGIOLOGIA MÉDICA – TÉCNICAS DE IMAGEM POR ULTRA-SONS
5
PROGAGAÇÃO DE ONDAS ACÚSTICAS
• As ondas transversais só existem em meios com elasticidade transversal
(sólidos).
• Normalmente o valor da sua velocidade de propagação é cerca de metade do
valor da velocidade de propagação da onda longitudinal (VL#2VT)
Comprimento de Onda (O): Distância entre dois picos ou dois vales ou tempo
que a fonte leva para executar uma vibração
completa.
Frequência (f) :
Número de oscilações por segundo (Hz).
Velocidade de Propagação da Onda (V):
V=Of
(m/s)
INSTRUMENTAÇÃO PARA IMAGIOLOGIA MÉDICA – TÉCNICAS DE IMAGEM POR ULTRA-SONS
6
PROGAGAÇÃO DE ONDAS ACÚSTICAS
Ondas longitudinais
Oscilações na direcção da propagação da onda
Movimento dos átomos
D
ª
D
Direcção
da onda
D
INSTRUMENTAÇÃO PARA IMAGIOLOGIA MÉDICA – TÉCNICAS DE IMAGEM POR ULTRA-SONS
7
PROGAGAÇÃO DE ONDAS ACÚSTICAS
Ondas Transversais
Oscilações na direcção perpendicular à propagação da onda
Movimento dos átomos
D
D
ª
Direcção
da onda
D
INSTRUMENTAÇÃO PARA IMAGIOLOGIA MÉDICA – TÉCNICAS DE IMAGEM POR ULTRA-SONS
8
PROGAGAÇÃO DE ONDAS ACÚSTICAS
• Simbologia e unidades mais frequentemente usadas na caracterização de ondas planas
Símbolo
Grandeza Unidade
Símbolo
Grandeza Unidade
Z
Veloc. Angular
rad/s
p(T)
Pressão
Pa
f
Frequência
Hz
V
Relação de
Poisson
-
O
Comprimento
de onda
m
E
Módulo de
Young
N/m2
u
Deslocamento
das partículas
m
G
Módulo
transversal
N/m2
V(C)
Velocidade de
propagação
m/s
Z
Impedância
acústica
Ns/m3
v
Velocidade
das partículas
m/s
P
Potência
acústica
W
U
Massa
específica
Kg/m3
J(I)
Intensidade
acústica
W/m2
F
Força
N
Pa
N / m2
(1Pa 10 Pbar )
Ns / m 310 6
INSTRUMENTAÇÃO PARA IMAGIOLOGIA MÉDICA – TÉCNICAS DE IMAGEM POR ULTRA-SONS
1R
9
PROGAGAÇÃO DE ONDAS ACÚSTICAS
Ondas planas
p
Pressão acústica
U VZ u
ZZ u [Pa ]
• De uma forma geral a pressão acústica é a grandeza mais importante na
caracterização do campo acústico, no entanto podemos ter também interesse no
uso da intensidade acústica
J
1 p2
2 Z
1
ZZ 2u [W / m 2 ]
2
• A intensidade é proporcional ao quadrado da amplitude da pressão acústica.
A relação é aplicável tanto para ondas transversais como para longitudinais,
bastando para cada caso usar a respectiva impedância acústica
Z
U V [R ]
INSTRUMENTAÇÃO PARA IMAGIOLOGIA MÉDICA – TÉCNICAS DE IMAGEM POR ULTRA-SONS
10
PROGAGAÇÃO DE ONDAS ACÚSTICAS
• As velocidades dependem de parâmetros físicos dos materiais. Podem ser
definidas pelas seguintes expressões
VL
(1 V )
U (1 V )(1 2V )
E
VT
E
1
U 2(1 V )
Exemplos:
Material
VL(m/s)
VT (m/s)
Z (Rayl)
Aço
5900
3230
45
Alumínio
6320
3130
17
Acrílico
2730
1430
3,2
Água
1483
-
1,5
Quartzo
5800
2200
15,2
INSTRUMENTAÇÃO PARA IMAGIOLOGIA MÉDICA – TÉCNICAS DE IMAGEM POR ULTRA-SONS
11
TRANSDUTORES
Constituição: Sistema de inspecção UT
“Pulser/ Receiver”, Transdutor(es) e dispositivo de visualização.
ª Pulser / Receiver : Dispositivo Electrónico que produz o pulso eléctrico.
ª Transdutor : Gera impulsos de alta frequência.
- Converte energia eléctrica em vibrações mecânicas (som) e vice-versa.
- O transdutor tem a capacidade funcionar como transmissor e receptor
INSTRUMENTAÇÃO PARA IMAGIOLOGIA MÉDICA – TÉCNICAS DE IMAGEM POR ULTRA-SONS
12
TRANSDUTORES
• Excitação do transdutor.
Utilização de sinais eléctricos do tipo
•
SINUSOIDAL ( trem de sinusóides).
•
“SPIKE”.
•
IMPULSO.
ª Transforma a energia eléctrica em vibrações mecânicas e transmite
essas vibrações para o meio em que está inserido.
• As ondas ultra-sónicas são introduzidas no material, propagam-se ao
longo deste com velocidade constante.
•Em interfaces (entre meios distintos) parte da energia da onda é
reflectida e parte é transmitida.
INSTRUMENTAÇÃO PARA IMAGIOLOGIA MÉDICA – TÉCNICAS DE IMAGEM POR ULTRA-SONS
13
TRANSDUTORES
• A quantidade de energia reflectida ou transmitida pode ser detectada
e providenciar informação acerca do tamanho do objecto reflector.
• O tempo de propagação da onda pode ser medido, proporcionando
informação acerca da distância percorrida.
• Inspecção por ultra-sons:
ª Método de inspecção muito versátil.
ª As inspecções podem ser realizadas com recurso a diferentes técnicas.
ª As técnicas de inspecção por ultra-sons são em geral divididas em três
classificações primárias:
– Pulso-eco e Modo-Transmissão.
– Feixe Normal e Feixe Angular
– Contacto e Imersão
INSTRUMENTAÇÃO PARA IMAGIOLOGIA MÉDICA – TÉCNICAS DE IMAGEM POR ULTRA-SONS
14
TÉCNICA PULSO-ECO
• O transdutor funciona como emissor e receptor.
• As ondas ultra-sónicas são reflectidas na face oposta da peça e na
descontinuidade na forma de ecos.
• O tempo de propagação corresponde a duas vezes a espessura da peça.
Pulso
inicial
Eco superfície
oposta
Eco
fissura
fissura
0
2
4
6
8
10
Objecto
Display de equipamento UT
INSTRUMENTAÇÃO PARA IMAGIOLOGIA MÉDICA – TÉCNICAS DE IMAGEM POR ULTRA-SONS
15
TÉCNICA PULSO-ECO
•
É enviado um pulso de curta duração.
•
O tempo de propagação ( ida e volta ) do pulso é medido.
Pulso de emissão
Amplitude
A-scan
A
A
ecos
B
C
B
C
osciloscópio
Tempo (profundidade)
INSTRUMENTAÇÃO PARA IMAGIOLOGIA MÉDICA – TÉCNICAS DE IMAGEM POR ULTRA-SONS
16
TÉCNICA PULSO-ECO
EXEMPLO
INSTRUMENTAÇÃO PARA IMAGIOLOGIA MÉDICA – TÉCNICAS DE IMAGEM POR ULTRA-SONS
17
MODO-TRANSMISSÃO
Transdutor
emissor
Peça a testar
Ö Um transdutor
funciona como emissor
e o outro receptor.
Ö As ondas ultrasónicas são recebidas na
face oposta pelo
receptor e reflectidas na
descontinuidade.
descontinuidade
Ö O tempo de
propagação corresponde
à espessura da peça.
Transdutor receptor
INSTRUMENTAÇÃO PARA IMAGIOLOGIA MÉDICA – TÉCNICAS DE IMAGEM POR ULTRA-SONS
18
MODO TRANSMISSÃO
11
T
R
T
R
2
Ultra-sons parcialmente bloqueados
11
2
0
2
4
6
8
10
Redução da amplitude
do sinal recebido
INSTRUMENTAÇÃO PARA IMAGIOLOGIA MÉDICA – TÉCNICAS DE IMAGEM POR ULTRA-SONS
19
ATENUAÇÃO
Os ultra-sons sofrem dispersão e absorção ao propagarem-se num
dado meio:
ª Redução da intensidade do sinal é designada por atenuação
ª A variação na intensidade é proporcional à distância
ª D = coeficiente de atenuação Î depende do material
I
I o e -D x
ª Io é a intensidade inicial
Io
Intensidade
•
D
c
de
re
e
nt
e
sc
Distância
INSTRUMENTAÇÃO PARA IMAGIOLOGIA MÉDICA – TÉCNICAS DE IMAGEM POR ULTRA-SONS
20
ATENUAÇÃO
ª Rearranjando a equação anterior vem:
ª Aplicando logaritmos naturais
D
§ 1 · § I0 ·
¨ ¸ ln¨ ¸ Np/m
©x¹ © I ¹
§ I ·
ln¨¨ ¸¸
© Io ¹
I
Io
e D x
D x
1 Np = 8.686 dB
INSTRUMENTAÇÃO PARA IMAGIOLOGIA MÉDICA – TÉCNICAS DE IMAGEM POR ULTRA-SONS
21
ATENUAÇÃO
• Atenuação em função da frequência
Pu
lm
õe
s
o
m
e
H
1.0
0.1
1.0
na
i
ob
l
g
ág
ba
10
ua
e
pel
ço
100
air
Attenuation Coefficient (dBm-1)
1000
10
Frequency (MHz)
100
1000
INSTRUMENTAÇÃO PARA IMAGIOLOGIA MÉDICA – TÉCNICAS DE IMAGEM POR ULTRA-SONS
22
ATENUAÇÃO
•
Mecanismos de atenuação:
– Absorção (dissipação de calor)
– Dispersão (“scattering”)
• depende da relação entre o tamanho da partícula (a) e o
comprimento de onda (O)
Escala de
Interacção
a >> O
Dispersão
geométrica
a~O
Dispersão
Estocástica
a << O
Dispersão
Rayleigh
Dependência
da frequência
f 0=1 (não há
dependência)
f2
f
4
Tipo de
dispersão
Forte
Moderada
Fraca
Exemplos
Diafragma, artérias,
tecidos moles,
ossos,quistos
Predominante,na
maior parte das
estruturas
Sangue
INSTRUMENTAÇÃO PARA IMAGIOLOGIA MÉDICA – TÉCNICAS DE IMAGEM POR ULTRA-SONS
23
REFLEXÃO E REFRACÇÃO
• A presença de defeitos ou outras anomalias em materiais pode ser
detectada através de variações de impedância acústica.
Z = U V (Ns/m3)
• Numa interface entre materiais diferentes existe sempre uma onda reflectida e
uma onda transmitida. Os coeficientes de reflexão e transmissão em termos de
pressão acústica são dados por
R
Z 2 Z1
Z1 Z 2
T
2Z 2
Z1 Z 2
• Para minimizar reflexão, as impedâncias dos meios devem ser o mais
próximas possível.
INSTRUMENTAÇÃO PARA IMAGIOLOGIA MÉDICA – TÉCNICAS DE IMAGEM POR ULTRA-SONS
24
REFLEXÃO E REFRACÇÃO
Exemplo: Transmissão de uma onda plana do aço
(Z1=45 Rayl) para a água (Z2=1,5 Rayl)
R
1,5 45
1,5 45
0,935
(a)
T
2 u 1,5
1,5 45
0,065
Se a transmissão for
da água para o aço (b):
R=0,935
pi
pr
pt
T=1,935
O facto da pressão acústica no meio
2, para o caso (b), exceder a
pressão da onda incidente não
contraria o principio da conservação
de energia na interface, pois a
intensidade de energia depende do
quadrado da pressão, mas também
é inversamente proporcional à
impedância acústica.
INSTRUMENTAÇÃO PARA IMAGIOLOGIA MÉDICA – TÉCNICAS DE IMAGEM POR ULTRA-SONS
25
REFLEXÃO E REFRACÇÃO
Coeficientes de reflexão e transmissão em termos de intensidade acústica
R
( Z 2 Z1 ) 2
( Z1 Z 2 ) 2
T
4 Z1 Z 2
( Z1 Z 2 ) 2
Pode provar-se a validade das expressões R e T, tanto em termos de pressão
como em termos intensidade de potência acústica
Pressão
Tem de existir continuidade na interface:
Intensidade acústica
Tem de existir conservação
de energia:
pi+pr=pt
Ji=Jr+Jt
INSTRUMENTAÇÃO PARA IMAGIOLOGIA MÉDICA – TÉCNICAS DE IMAGEM POR ULTRA-SONS
26
REFLEXÃO E REFRACÇÃO
Incidência obliqua
•
Reflexão e refracção dos ultra-sons de modo semelhante à luz.
Î Num interface plano entre dois meios de propagação:
ª Parte do feixe é reflectida e o restante é transmitido.
ª As leis de reflexão e refracção mantêm-se.
Lei de Snell
Meio 1
Ti T
r
Velocidade no meio 1= v1
Velocidade no meio 2= v2
Meio 2
Tt
Ti
sin T i
sin T t
Tr
V1
V2
Neste caso o cálculo da pressão
acústica é bem mais complexo
INSTRUMENTAÇÃO PARA IMAGIOLOGIA MÉDICA – TÉCNICAS DE IMAGEM POR ULTRA-SONS
27
RESPOSTA EM FREQUÊNCIA DE TRANSDUTORES
Os transdutores comerciais normalmente vêm acompanhados por especificações
tais como: frequência central, curva de resposta em frequência, diâmetro do
cristal, etc.
Coeficiente de amortecimento
Aspecto típico da resposta de
2 transdutores:
a) Baixo amortecimento, amplitude
elevada, elevado Q e banda estreita.
b) Elevado amortecimento, amplitude
baixa, baixo Q e banda larga.
Factor de qualidade
Largura de banda
Q
f0
f 2 f1
B=f2 – f1
f1
f2
f1 e f2: frequências a -3 dB
f0: frequência central
INSTRUMENTAÇÃO PARA IMAGIOLOGIA MÉDICA – TÉCNICAS DE IMAGEM POR ULTRA-SONS
28
CAMPO ACÚSTICO DE UM TRANSDUTOR
Na banda áudio, as dimensões das fontes são normalmente muito menores do que
os comprimentos de onda. Para os transdutores ultra-sónicos essas dimensões
são muito maiores que o comprimento de onda, dando origem a 2 zonas distintas
do campo acústico:
Campo próximo
Campo distante
Campo próximo: Muitas interferências de várias ondas com fases diferentes
N
D 2 O2 D 2
#
4O
4O
D – Diâmetro da fonte
Campo distante: É divergente com um ângulo dado por
senT
1,22 O
D
INSTRUMENTAÇÃO PARA IMAGIOLOGIA MÉDICA – TÉCNICAS DE IMAGEM POR ULTRA-SONS
29
CAMPO ACÚSTICO DE UM TRANSDUTOR
Campo próximo
Campo distante
Pressão acústica ao longo do eixo do transdutor
p
D
1
2 p0 sen( kz 1 ( ) 2 1)
2
2z
Expressão aproximada:
p
p0
SN
z
z – Distância ao transdutor
D - Diâmetro
k – nº de onda (= 2S / O)
(argumento do seno em Radianos)
(onda esférica)
INSTRUMENTAÇÃO PARA IMAGIOLOGIA MÉDICA – TÉCNICAS DE IMAGEM POR ULTRA-SONS
30
INSPECÇÃO ULTRA-SÓNICA - TÉCNICAS
INCIDÊNCIA NORMAL E INCIDÊNCIA ANGULAR
A escolha entre inspecção por incidência normal
e inspecção por incidência angular, depende em
geral de duas considerações:
¾ Da orientação do objecto de interesse a
inspeccionar – o feixe deve ser dirigido de
modo a produzir a maior reflexão a partir do
objecto.
¾ Eventuais obstruções existentes na
superfície da peça a inspeccionar.
INSTRUMENTAÇÃO PARA IMAGIOLOGIA MÉDICA – TÉCNICAS DE IMAGEM POR ULTRA-SONS
32
INSPECÇÃO ULTRA-SÓNICA - TÉCNICAS
CONTACTO VERSUS IMERSÃO
• Para máxima transferência de energia, o ar existente entre o transdutor e o material a
inspeccionar tem de ser removido.
Acoplamento.
• Em inspecção por contacto, (mostrado em slides anteriores) é usado um acoplante tais
como a água, óleo ou gel que é aplicado entre o transdutor e o meio a inspeccionar.
• Em inspecção por imersão, o material e o transdutor são colocados num banho de
água. Esta configuração, permite deslocar o transdutor sobre a peça objecto de
inspecção, mantendo sempre um acoplamento consistente.
• No teste por imersão, surge um eco adicional proveniente da superfície frontal da peça.
1
2
IP
FWE
1
IP
2
FWE
IP
= Pulso Emissão
FWE = Eco Frontal
BWE
BWE
DE
DE
= Eco do Defeito
BWE = Eco de Fundo
Defeito
0
2 4
6 8 10
0
2
4
6
8 10
INSTRUMENTAÇÃO PARA IMAGIOLOGIA MÉDICA – TÉCNICAS DE IMAGEM POR ULTRA-SONS
33
INSPECÇÃO ULTRA-SÓNICA - TÉCNICAS
APLICAÇÕES
‹ Caracterização de materiais e estruturas:
ª Detecção e caracterização de defeitos: fissuras, inclusões, porosidade, etc.
ª Avaliação de erosão e corrosão
medição de espessuras (A-SCAN).
ª Caracterização da microestrutura (estimação do tamanho de grão em metais).
ª Inspecção da integridade de ligações em componentes soldados ou colados.
ª Estimação da integridade de compósitos (delaminações após impacto) e plásticos
(C-SCAN)
‹ Medicina:
ª Tratamentos Î Fisioterapia
ª diagnóstico de doenças Î realização de imagens (B-SCAN)
(ecografias)
INSTRUMENTAÇÃO PARA IMAGIOLOGIA MÉDICA – TÉCNICAS DE IMAGEM POR ULTRA-SONS
34
INSPECÇÃO ULTRA-SÓNICA - TÉCNICAS
Objecto
fissura
Amplitude do sinal
‹ Representação A-scan: visualização da
amplitude do sinal ultra-sónico recebido pelo
transdutor em função do tempo.
‹ O tamanho da descontinuidade (ou defeito)
pode ser estimado comparando a amplitude do
sinal recebido com um de referência (reflector).
‹ A profundidade da descontinuidade pode ser
determinada medindo o tempo de propagação
do eco (posição do sinal no varrimento
horizontal).
Amplitude do sinal
REPRESENTAÇÃO A-SCAN
Time
Tempo
INSTRUMENTAÇÃO PARA IMAGIOLOGIA MÉDICA – TÉCNICAS DE IMAGEM POR ULTRA-SONS
35
INSPECÇÃO ULTRA-SÓNICA - TÉCNICAS
REPRESENTAÇÃO B-SCAN (TRANSDUTORES MULTI-ELEMENTO)
• Uma das características fundamentais dos agregados lineares é a possibilidade de
permitirem a focalização do feixe ultra-sónico num ponto especifico através da aplicação
a cada um dos elementos do agregado sinais com atrasos devidamente calculados.
• Se for associado à focalização um varrimento sectorial podemos obter uma imagem
tipo B-scan.
• Este processo de focalização e inclinação do feixe é chamado beamforming.
Pulso
eléctrico
Atrasos
variáveis
D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9
“Array” de
transdutores
Frente de onda
focalizada
INSTRUMENTAÇÃO PARA IMAGIOLOGIA MÉDICA – TÉCNICAS DE IMAGEM POR ULTRA-SONS
36
INSPECÇÃO ULTRA-SÓNICA - TÉCNICAS
REPRESENTAÇÃO B-SCAN (TRANSDUTORES MULTI-ELEMENTO)
Sistema de atrasos e soma de sinais ultra-sónicos usado no beamforming de agregados lineares.
Diagrama de blocos de um sistema de imagiologia ultra-sónica baseado num agregado linear.
INSTRUMENTAÇÃO PARA IMAGIOLOGIA MÉDICA – TÉCNICAS DE IMAGEM POR ULTRA-SONS
37
INSPECÇÃO ULTRA-SÓNICA - TÉCNICAS
REPRESENTAÇÃO B-SCAN (TRANSDUTORES MULTI-ELEMENTO)
•
Usando um transdutor multi-elemento, pode ser formada uma imagem 2-D
designada por imagem modo B
Sistema de
imagem B-Scan
Transducer
array
X
X
Y
Y
Computer display
INSTRUMENTAÇÃO PARA IMAGIOLOGIA MÉDICA – TÉCNICAS DE IMAGEM POR ULTRA-SONS
38
INSPECÇÃO ULTRA-SÓNICA - TÉCNICAS
REPRESENTAÇÃO B-SCAN (EXEMPLO)
Imagem cardíaca – quatro cavidades
INSTRUMENTAÇÃO PARA IMAGIOLOGIA MÉDICA – TÉCNICAS DE IMAGEM POR ULTRA-SONS
39
INSPECÇÃO ULTRA-SÓNICA - TÉCNICAS
REPRESENTAÇÃO C-SCAN (AMPLITUDE E TIME-OF-FLIGHT (TOF))
ª A representação C-scan: visualização de uma secção da peça
perpendicular ao feixe ultra-sónico.
ª As representações (imagens) C-scan são produzidas com recurso a um
sistema automático de aquisição de dados: varrimento por imersão.
ª O uso do A-scan em associação com o C-scan é necessário quando se
pretenda conhecer a profundidade.
Sistema
Three-axes
system
com
3 eixos
Tanque
Water
com tank
água
INSTRUMENTAÇÃO PARA IMAGIOLOGIA MÉDICA – TÉCNICAS DE IMAGEM POR ULTRA-SONS
40
INSPECÇÃO ULTRA-SÓNICA - TÉCNICAS
REPRESENTAÇÃO C-SCAN (AMPLITUDE E TOF)
Exemplo:
Imagens C-Scan: Compósitos Laminados sujeitos a Impacto
Sequência das camadas: A) (0,90,0,90)2s; B) (0,90)8
(i) impacto de 1,5 J; (ii) impacto de 2 J;(iii) impacto de 2,5 J
(iv) impacto de 3 J
A
B
(i)
(ii)
(iii)
(iv)
INSTRUMENTAÇÃO PARA IMAGIOLOGIA MÉDICA – TÉCNICAS DE IMAGEM POR ULTRA-SONS
41
INSPECÇÃO ULTRA-SÓNICA - TÉCNICAS
VANTAGENS
• A profundidade de penetração, para a detecção ou quantificação de defeitos é
superior a outros métodos.
• É necessário ter, apenas, acesso a um dos lados quando é usada a técnica
pulso-eco.
• Elevada exactidão na determinação da posição dos defeitos bem como na
estimação do seu tamanho e forma.
• Requerem um preparação mínima das peças a inspeccionar.
• Os equipamentos electrónicos disponíveis proporcionam resultados
praticamente instantâneos.
• Podem ser produzidas imagens detalhadas com sistemas automáticos.
• Proporciona, também, a medição de espessuras.
INSTRUMENTAÇÃO PARA IMAGIOLOGIA MÉDICA – TÉCNICAS DE IMAGEM POR ULTRA-SONS
42
INSPECÇÃO ULTRA-SÓNICA - TÉCNICAS
LIMITAÇÕES
• As superfícies têm de estar acessíveis para a transmissão dos ultra-sons.
• Normalmente requer um meio de acoplamento para promover a
transferência de energia para o meio em inspecção.
• Meios que sejam irregulares na sua forma, demasiado pequenos,
excepcionalmente finos e muito heterogéneos são difíceis de inspeccionar.
• Meios com estruturas de grão grosseiras são difíceis de inspeccionar
devido à limitada propagação e elevado ruído no sinal.
• Fissuras orientadas paralelamente à propagação do feixe, podem não ser
detectadas.
• Padrões são necessários para a calibração dos equipamentos e
eventualmente para a caracterização dos defeitos.
INSTRUMENTAÇÃO PARA IMAGIOLOGIA MÉDICA – TÉCNICAS DE IMAGEM POR ULTRA-SONS
43