EC18 - Sondas - Modos de Operação

traduzido do sítio: http://www.nde-ed.org/EducationResources/HighSchool/Magnetism/Physics/ProbesModeOp.php

As sondas de corrente parasita estão disponíveis em uma grande variedade de formas e tamanhos. Na verdade, uma das principais vantagens da inspeção por correntes parasitas é que as sondas podem ser projetadas sob medida para uma grande variedade de aplicações. Os ensaios por correntes parasitas são classificados pela configuração e modo de operação das sondas (bobinas) de teste. A configuração da sonda geralmente refere-se à forma como a bobina ou bobinas são inseridas dentro de sua carcaça protetora para melhor "se acoplar" com a área de interesse de inspecionar. Um exemplo de configuração de sonda é a sonda interna, que é inserida no espaço anular de tubos de pequeno diâmetro e espessura (em inglês conhecidas como "bobbin"). Outro exemplo são as bobinas envolventes (com bobinas circundantes) que inspecionam tubos ou barras pela parte externa. O modo de operação refere-se à forma como a bobina ou bobinas são ligadas elétricamente e interagem com o aparelho de teste. O modo de operação de uma sonda geralmente se enquadra em uma das quatro categorias a seguir: absoluta, diferencial, reflexiva e híbrida. Cada uma dessas classificações será discutida com mais detalhes a seguir.

Sondas Absolutas

As sondas absolutas geralmente possuem uma bobina de teste única que é usada para gerar as correntes parasitas na peça e sentir mudanças no campo magnético proveniente das correntes parasitas. Como discutido em páginas anteriores, CA circula através da bobina e isso gera um campo magnético variável ao redor da bobina. Quando a sonda é posicionada próximo de um material condutor, o campo magnético variável da bobina gera correntes parasitas. As correntes parasitas na peça geram seu próprio campo magnético que se opõe ao campo magnético da bobina modificando conseqüentemente a reatância indutiva da bobina. A medição das mudanças da impedância da bobina permite a obtenção de muita informação sobre a peça sendo inspecionada.

Bobinas absolutas podem ser usadas para detecção de falhas, medidas de condutividade, medidas da distância sonda-peça (associada ao liftoff e a espessura de revestimentos) e medidas de espessura da própria peça. Eles são amplamente utilizados devido à sua versatilidade. Uma vez que as sondas absolutas são sensíveis a condutividade, liftoff, permeabilidade e temperatura, devem ser tomadas medidas para minimizar essas variáveis quando não são importantes para a inspeção que está sendo realizada. É muito comum que sondas absolutas disponíveis comercialmente tenham uma segunda bobina de referência no interior da carcaça que compense (equilibre) as variações da temperatura ambiente, ou mesmo facilite o balanço da ponte eletrônica do interior do aparelho.

Sondas Diferenciais

Sondas diferenciais têm duas bobinas ativas geralmente com enrolamentos em oposição, embora possam ter o enrolamento feito na mesma direção com resultados semelhantes (menos usual). Quando os dois enrolamentos estão sobre uma área livre de falhas na amostra de teste, não há sinal diferencial desenvolvido entre as bobinas, uma vez que ambas estão inspecionando material idêntico. No entanto, quando uma das bobinas está posicionada sobre uma descontinuidade e a bobina está sobre uma região sã do material, um sinal diferencial é produzido. Elas têm a vantagem de serem muito sensíveis a defeitos estreitos e agudos, mas relativamente insensíveis a propriedades com variação gradual e lenta, como variações dimensionais suaves ou de temperatura. Os sinais de oscilação da sonda (principalmente na inspeção tububar) também são reduzidos com este tipo de sonda. Há também desvantagens em usar sondas diferenciais. Mais notavelmente, os sinais podem ser difíceis de interpretar quando tratam-se de descontinuidades assimétricas (irregulares) e de grandes dimensões . Outro Por exemplo, se uma falha for maior do que o espaçamento entre as duas bobinas, apenas as bordas de entrada e de saída da descontinuidade serão detectadas devido ao cancelamento do sinal quando ambas as bobinas sentirem a falha igualmente no meio do seu comprimento.

Se quiser fazer sua própria experiência:
1. Primeiro pegue o player de shockwave flash (sfwplayer.exe) em: https://www.dropbox.com/s/32ifmcshf7ef74w/SWFPlayer.exe?dl=0
2. Rode o programa do item 1 e abra o arquivo: https://www.dropbox.com/s/7ec2z0ayiklvwn9/differentialSurface12.swf?dl=0
3. Arraste a sonda para que ela passe sobre a trinca superficial e o sinal seja formado na tela do aparelho. Observe que a sonda diferencial não apresenta sinal tanto quando a sonda está afastada da trinca como quando os dois enrolamentos estão equidistantes do centro da trinca..

Comparação de Sinais Sondas Absoluta e Diferencial

Sondas de Reflexão (Reflexivas)

As sondas de reflexão têm duas bobinas semelhantemente a uma sonda diferencial, mas uma das bobina é usada para excitar as correntes parasitas e a outra é empregada para sentir mudanças no material sob ensaio. Essas sondas são também conhecidas como sondas duplas ("double") ou emissoras-receptoras ("driver-pickup"). A vantagem das sondas de reflexão é que as bobinas de excitação e as de recepção podem ser otimizadas separadamente para os seus propósitos. A bobina de excitação pode ser feita de modo a produzir um campo de fluxo forte e uniforme (normalmente são de grande dimensões - diâmetro e fio) nas proximidades da bobina de captação (região de inspeção), enquanto a bobina de recepção pode ser feita muito pequena para que ela seja sensível a defeitos muito pequenos. A bobina de recepção pode ser do tipo absoluta ou diferencial como se observa na figura abaixo.

Exemplo de sondas reflexivas absoluta (esquerda) e diferencial (direita).

O método de transmissão (exemplo da direita) é às vezes usado quando é necessária a penetração completa de chapas e paredes do tubo de pequenos diâmetro e espessura (normalmente empregados em equipamentos de troca térmica). Ver figura abaixo.

Sondas híbridas

Um exemplo de uma sonda híbrida é a separada "D", sonda diferencial mostrada na figura à direita. Esta sonda tem uma bobina de excitação que envolve duas bobinas de sensoriamento em forma da letra D. Ela opera no modo de reflexão, mas além disso, suas bobinas sensoras operam no modo diferencial. Este tipo de sonda é muito sensível a pequenas trincas superficiais. Outro exemplo de uma sonda híbrida é aquele que usa uma bobina convencional para gerar correntes parasitas no material, mas que emprega um tipo diferente de sensor (não usa bobinas indutivas) para detectar alterações na superfície e dentro do material ensaiado. Um exemplo de uma sonda híbrida é aquele que usa um sensor de efeito Hall para detectar alterações no fluxo magnético vazando da superfície de teste. As sondas híbridas geralmente são especialmente projetadas para uma aplicação de inspeção específica.

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