Referencia de rayo en placa plana y elemento circular ultrasónico
Calcule la geometría ideal del rayo de primera pierna y de salto completo en una placa plana paralela, la longitud de onda para una velocidad de onda calibrada proporcionada por el usuario y una referencia de campo cercano de elemento circular por separado.
Entradas controladas
Resultados de referencia
Ecuaciones y unidades
Primera pierna: s₁ = t / cos β; x₁ = t tan β
Dos piernas / un salto completo: s₂ = 2t / cos β; x₂ = 2t tan β
Longitud de onda: λ = c / f
Campo cercano exacto del elemento circular: N₀ = (D² − λ²) / (4λ)
Aproximación de gran apertura: N₀ ≈ D² / (4λ) = D²f / (4c)
- β es el ángulo refractado en la pieza de prueba medido desde la normal a la superficie. Las fórmulas no calculan la refracción a partir del ángulo de incidencia del cuña.
- t, s, x, D, λ y N₀ están en milímetros. c se ingresa en m/s y f en MHz; λ(mm) = c / [1000 f(MHz)].
- Los tiempos de tránsito mostrados incluyen solo la propagación en la pieza de prueba: time(µs) = 1000 × path(mm) / c(m/s). Se excluyen el tiempo de la cuña, la línea de retardo, el acoplante y el tiempo cero del instrumento.
- La ecuación exacta del elemento circular se evalúa solo para D/λ > 1. La referencia de Olympus imprime la aproximación con D/λ > 10; la hoja de cálculo informa si se cumple esa condición sin tratarla como un veredicto de selección de sonda.
- Para una cuña de haz angular o una sonda rectangular, el campo cercano efectivo también depende de los ángulos de incidencia/refracción, la longitud del elemento, la trayectoria en la cuña, las velocidades y un factor de corrección. Esta hoja de cálculo deliberadamente no adivina esas entradas.
Exclusiones del modelo
| Elemento excluido | Por qué el resultado simple es insuficiente | Control requerido |
|---|---|---|
| Tabla de velocidades de materiales | La velocidad depende del modo de onda, la composición, la estructura y la condición; un valor genérico no calibra la distancia. | Verifique la velocidad/zero con la configuración real y un bloque de referencia aplicable o una trayectoria conocida. |
| Geometría de la cuña y el punto de índice | El tránsito en la cuña, el ángulo de incidencia, el punto de índice del haz y la temperatura afectan la trayectoria y el ángulo reales del conjunto. | Calibre el conjunto sonda/cuña y verifique el ángulo refractado. |
| Pieza de prueba curva | La trigonometría de placa plana se vuelve inexacta y el ángulo de reflexión cambia. | Use la corrección validada para superficies curvas según la geometría real interior/exterior. |
| Ancho del haz, enfoque y cobertura | Un rayo de línea central no describe el campo sonoro ni la cobertura de escaneo. | Use el modelo de sonda, el procedimiento y la verificación de cobertura. |
| Detección, caracterización y dimensionamiento | No se calculan la orientación del reflector, la respuesta, la atenuación, la dispersión, el acoplamiento, el ancho de banda, la sensibilidad y la relación señal-ruido. | Use reflectores de referencia calibrados y la técnica de detección/dimensionamiento aplicable. |
| Aceptación | La geometría por sí sola no contiene nivel de ensayo, nivel de evaluación ni criterio de aceptación. | Aplique el procedimiento del producto/código/contrato y sus reglas de aceptación vigentes. |
Evidencia y estado normativo
Explica que los cálculos predeterminados de posición del haz angular asumen una pieza de prueba plana y usan velocidad calibrada, ángulo refractado, espesor y punto de índice del haz; la curvatura requiere relaciones diferentes.
Documento oficial del fabricanteProporciona N₀ = (D² − λ²)/(4λ), la aproximación D²f/(4v) con D/λ > 10, y ecuaciones separadas de campo cercano efectivo para sondas circulares o rectangulares en cuñas.
PDF oficial del fabricanteEstablece que se requiere calibración de velocidad/zero cuando se usa un nuevo material de prueba o transductor y que la calibración de referencia es específica del procedimiento de ensayo.
Tutorial oficial del fabricanteLa ficha oficial de ISO establece que las condiciones específicas de la aplicación pertenecen a normas de producto, especificaciones, códigos, contratos o procedimientos escritos, y que ISO 16810 no especifica alcance/planes de escaneo ni criterios de aceptación.
Registro oficial ISOLa ficha oficial limita su alcance principal al UT manual especificado de uniones metálicas soldadas por fusión y establece las condiciones de material/temperatura/nivel de ensayo. Esta hoja de cálculo no afirma implementar ese procedimiento.
Registro oficial ISOFuentes consultadas el 16 de julio de 2026. No se reproduce ni infiere ninguna cláusula de norma cerrada, nivel de ensayo ni tabla de aceptación.
Preguntas de interpretación
¿Es el “ángulo de sonda” el valor que se debe ingresar?
Ingrese el ángulo refractado verificado en la pieza de prueba, medido desde la normal a la superficie. Un ángulo de incidencia de la cuña no es intercambiable con él; la refracción depende de las velocidades y la ley de Snell.
¿Significa la trayectoria de dos patas la distancia a un solo reflector?
No. Es la trayectoria ideal de línea central desde la superficie de entrada hasta la pared paralela opuesta y de regreso a la superficie de entrada después de una reflexión especular. Un reflector puede ocurrir en cualquier lugar de una pata y debe ubicarse a partir de la trayectoria acústica calibrada y la información de la pata.
¿Es válido el N₀ calculado para mi sonda de haz angular?
No como campo cercano efectivo del ensamble. El N₀ mostrado es una referencia separada de elemento circular directo. Una sonda con cuña/ángulo requiere datos adicionales de geometría y corrección omitidos explícitamente aquí.
¿Es λ/2 el defecto mínimo que se detectará?
Esta hoja de cálculo no hace tal afirmación. La detección y el dimensionamiento dependen del campo acústico completo, el tipo y la orientación del reflector, la atenuación/dispersión, el acoplamiento, el ancho de banda, la sensibilidad, la relación señal-ruido, la calibración y el procedimiento aplicable.
Revisión: 16 de julio de 2026. Clasificación del resultado: solo referencia de geometría/acústica no normativa.
