Misura a eco-impulso

La misura a eco-impulso è il principio fondamentale della misura ultrasonica dello spessore. Consiste nell’inviare nel materiale un breve impulso di ultrasuoni e nel misurare il tempo che l’onda impiega ad attraversarlo, riflettersi sulla parete opposta e tornare al punto di partenza. Conoscendo la velocità con cui il suono viaggia in quel materiale, dal tempo di andata e ritorno si ricava lo spessore. Il grande vantaggio di questa tecnologia è di misurare lo spessore da un solo lato, senza dover accedere alla faccia opposta né tagliare il pezzo. È il metodo usato per misurare lo spessore di pareti di serbatoi, tubazioni, scafi e strutture, spesso per controllare la corrosione. Capire il principio dell’eco-impulso è la base per usarlo correttamente.

Questa pagina spiega il principio del tempo di volo, perché la velocità del suono nel materiale è decisiva, e le condizioni per una misura corretta. È una guida per il tecnico di controlli non distruttivi e misura di spessore.

Il principio del tempo di volo

Il cuore dell’eco-impulso è la misura del tempo di volo dell’onda ultrasonica. Un trasduttore appoggiato sulla superficie genera un breve impulso di ultrasuoni che entra nel materiale, lo attraversa, si riflette sulla superficie interna, la parete opposta, e torna indietro fino al trasduttore, che lo capta come un’eco. Lo strumento misura con grande precisione l’intervallo di tempo tra la partenza dell’impulso e l’arrivo dell’eco. Poiché in quel tempo l’onda ha percorso due volte lo spessore, andata e ritorno, e nota la velocità del suono nel materiale, lo spessore si ricava dividendo per due il prodotto tra velocità e tempo. Tutto si riduce quindi a due elementi: misurare bene il tempo, cosa che lo strumento fa in modo molto accurato, e conoscere con precisione la velocità del suono nel materiale.

Il ruolo della velocità del suono

Il fattore critico dell’eco-impulso è la velocità del suono nel materiale, perché lo strumento misura un tempo e lo converte in spessore usando quella velocità. Ogni materiale ha una velocità del suono propria: l’acciaio, l’alluminio, il rame, le plastiche trasmettono l’onda a velocità diverse. Se la velocità impostata nello strumento non corrisponde a quella reale del materiale, lo spessore letto è sbagliato in proporzione: un errore del cinque per cento sulla velocità dà un errore del cinque per cento sullo spessore. Per questo lo strumento va sempre impostato con la velocità corretta del materiale, o meglio ancora tarato su un campione di spessore noto dello stesso materiale, in modo da ricavare la velocità reale. La conoscenza o la taratura della velocità del suono è quindi la condizione essenziale per una misura di spessore accurata.

Elemento	Ruolo nella misura
Tempo di volo	Misurato dallo strumento
Velocità del suono	Impostata o tarata sul materiale
Spessore	Ricavato da tempo e velocità

Le condizioni per una misura corretta

Perché l’eco-impulso funzioni servono alcune condizioni. L’accoppiamento tra trasduttore e superficie è essenziale: tra i due si applica un gel accoppiante che elimina l’aria, perché gli ultrasuoni non passano attraverso un sottile strato d’aria; senza accoppiante non si ottiene alcuna eco. La superficie deve permettere un buon contatto: superfici molto rugose, corrose o incrostate disturbano la misura. Il materiale deve trasmettere bene gli ultrasuoni: alcuni materiali molto attenuanti o disomogenei danno echi deboli o assenti. Infine, il trasduttore deve essere adatto al campo di spessore e al materiale. Curare l’accoppiamento, preparare la superficie e scegliere il trasduttore giusto sono le condizioni pratiche che, insieme alla velocità corretta, garantiscono una misura affidabile.

• Misurare il tempo di andata e ritorno dell’onda.
• Impostare la velocità del suono del materiale.
• Tarare su un campione di spessore noto.
• Usare sempre il gel accoppiante.
• Preparare la superficie e scegliere il trasduttore adatto.

Affidabilità e taratura

L’affidabilità della misura a eco-impulso dipende dalla taratura sulla velocità del materiale e dalla verifica su spessori campione noti. Lo strumento va tarato regolarmente e la velocità impostata va controllata per ogni materiale diverso. Contano lo stato del trasduttore, che si usura, e la qualità dell’accoppiamento. Su materiali o geometrie difficili conviene ripetere la misura e confrontare le letture. Documentare materiale, velocità impostata e taratura garantisce che le misure di spessore a eco-impulso siano affidabili, condizione per il controllo dello spessore e della corrosione delle strutture.

Dalla tecnologia allo strumento: cosa serve in pratica

Questo tema è la porta d’ingresso dell’area Ultrasuoni del ramo Tecnologie e principi di misura, ed è collegato a velocità del suono e taratura sui materiali. Per la strumentazione il riferimento è il Catalogo prodotti.

Nel catalogo la misura a eco-impulso dello spessore fa capo agli spessimetri a ultrasuoni per metalli, nella famiglia controlli non distruttivi e spessimetri di materiale. Se devi misurare lo spessore da un solo lato con gli ultrasuoni, il modulo di richiesta consente di ricevere un’indicazione mirata.