Phased Array e C-SCAN

Nella teoria delle onde, un phased array è un gruppo di sorgenti nelle quali le fasi relative dei segnali sono variate in modo che il cammino del fascio in output dall’array sia rinforzato nella direzione desiderata ed eliminato nelle direzioni non desiderate.
Il principio dell’interazione costruttiva e distruttiva delle onde fu dimostrata dallo scienziato inglese Thomas Young nel 1801 tramite un esperimento che utilizzava due sorgenti di luce per creare modelli d’interferenza. Le onde che si combinavano in fase si rafforzavano a vicenda, mentre quelle che si combinavano fuori fase si eliminavano l’un l’altra.
Lo spostamento di fase, o phasing, è un mezzo per controllare queste interazioni spostando nel tempo i fronti d’onda che hanno origine da due o più sorgenti. Può essere usato per piegare, orientare o concentrare l’energia di un fronte d’onda.
Inizialmente, l’uso di sistemi phased array ad ultrasuoni era per lo più confinato in ambito medico.
Un trasduttore phased array è semplicemente un trasduttore che contiene un numero di elementi separati in un solo alloggiamento, e il phasing si riferisce a come quegli elementi sono sollecitati in sequenza. Un sistema di phased array si basa normalmente su un trasduttore ultrasonoro specializzato che contiene molti elementi singoli (in genere da 16 a 256) che possono essere sollecitati separatamente secondo un modello programmato.
I sistemi di phased array emettono e ricevono da molteplici elementi di un array. Questi elementi sono sollecitati in modo da far sì che molteplici componenti del fascio si combinino fra loro e formino un singolo fronte d’onda che si muove nella direzione voluta. Similmente, la funzione del ricevente combina l’input da molteplici elementi in una presentazione singola.

Vantaggi del Phased Array:

1. Controllo tramite software del fascio ultrasonoro, della distanza focale e della dimensione del fascio. Questi parametri possono essere scansionati dinamicamente in ogni punto di ispezione per ottimizzare l’angolo di incidenza ed il rapporto segnale-rumore per ogni geometria del pezzo.
2. L’ispezione ad angolazioni multiple può essere eseguita con una sola, piccola sonda multi elemento con suo zoccolo di ritardo, offrendo la possibilità di scansione sia a singoli angoli fissi che ad una serie di angoli.
3. Queste funzionalità offrono una maggiore flessibilità per l’ispezione di geometrie complesse e test in cui la geometria del pezzo limita l’accesso.
4. Il multiplexing attraverso molti elementi consente scansioni ad alta velocità da una sola posizione del trasduttore. Più di una scansione può essere eseguita da una singola postazione con diversi angoli d’ispezione.
5. La scansione attraverso molti gruppi di elementi consente di produrre molto rapidamente le immagini C-Scan.