Referencia ultrasónica controlada

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 independiente.

Ángulo de refracción respecto a la normal de la superficieVelocidad calibrada proporcionada por el usuarioSin ajustes preestablecidos de materialSin veredicto de detección o aceptación

Esta hoja de cálculo no es un procedimiento de ensayo ultrasónico, un plan de cobertura, una calibración, un método de dimensionamiento de discontinuidades ni una decisión de aceptación. No selecciona una sonda, cuña, modo de onda, frecuencia, ángulo, plan de barrido, sensibilidad, reflector de referencia ni criterio de aceptación. Un procedimiento cualificado y la calibración del instrumento/sonda siguen siendo obligatorios.

Entradas controladas

Registro de origen del procedimiento / calibraciónObligatorio. La hoja de cálculo no proporciona velocidad del material ni configuración nominal de la sonda.

Modo de onda calibradoEl modo seleccionado debe coincidir con la velocidad introducida y el ángulo de refracción.

Espesor de la placa plana t (mm)

Ángulo de refracción β en la pieza de ensayo (°)Medido desde la normal de la superficie; 0 ≤ β < 90°. Este no es el ángulo de incidencia de la cuña.

Velocidad de onda calibrada c (m/s)Utilice la velocidad verificada para el material seleccionado, el modo de onda y la condición de ensayo.

Frecuencia central verificada f (MHz)Utilice un valor efectivo/nominal documentado adecuado para el propósito de referencia.

Diámetro del elemento circular activo D (mm)Solo para la referencia ideal de campo cercano independiente; no es el diámetro del cuerpo ni la huella de la cuña.

Confirmo que c y β son valores verificados para el modo de onda seleccionado en la pieza de ensayo real o en la calibración aplicable, no valores genéricos de tablas de materiales. Confirmo que el cálculo del rayo está intencionalmente limitado a una placa plana con superficies paralelas y reflexión especular en la línea central; la curvatura, la trayectoria de la cuña, el desplazamiento del punto de índice y el ancho del haz quedan fuera de este alcance. Solo para el resultado de campo cercano, confirmo que D representa un elemento activo circular plano, no enfocado y monolítico que irradia directamente en un medio homogéneo. No lo aplicaré como el campo cercano efectivo de una cuña de haz angular, línea de retardo, sonda enfocada o matriz.

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 ensayo, medido desde la normal a la superficie. Las fórmulas no calculan la refracción a partir de un ángulo de incidencia del cuña.
t, s, x, D, λ y N₀ están en milímetros. c se introduce 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 ensayo: time(µs) = 1000 × path(mm) / c(m/s). Se excluyen el tiempo de cuña, línea de retardo, acoplante y 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 de la cuña, las velocidades y un factor de corrección. Esta hoja de cálculo no intenta adivinar esos datos de entrada.

Exclusiones del modelo

Elemento excluido	Por qué el resultado simple es insuficiente	Control requerido
Tabla de velocidades del material	La velocidad depende del modo de onda, la composición, la estructura y el estado; 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 del punto de índice	El tránsito por 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 ensayo curva	La trigonometría de placa plana se vuelve inexacta y el ángulo de reflexión cambia.	Utilice la corrección validada para superficies curvas según la geometría interior/exterior real.
Anchura del haz, enfoque y cobertura	Un rayo de línea central no describe el campo sonoro ni la cobertura de barrido.	Utilice 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 ni la relación señal-ruido.	Utilice 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

GEOMETRÍA DEL RAYOEvident, Teoría y uso de la corrección de superficie curva en detectores de defectos de la serie EPOCH.

Explica que los cálculos de posición de haz angular predeterminados asumen una pieza de ensayo plana y utilizan velocidad calibrada, ángulo refractado, espesor y punto de índice del haz; la curvatura requiere relaciones diferentes.

Documento oficial del fabricante

CAMPO CERCANOOlympus, Ensayo por array de fases: Teoría básica para aplicaciones industriales, 3ª ed., 2014, Apéndice A, informe p. 82 (PDF p. 88).

Proporciona N₀ = (D² − λ²)/(4λ), la aproximación D²f/(4v) con D/λ > 10, y ecuaciones separadas de campo cercano efectivo para sondas de disco o rectangulares en cuñas.

PDF oficial del fabricante

CALIBRACIÓNTutorial de detección de defectos ultrasónicos de Evident, Conceptos de calibración.

Establece que se requiere la calibración de velocidad/zero cuando se utiliza un nuevo material de ensayo o transductor y que la calibración de referencia es específica del procedimiento de ensayo.

Tutorial oficial del fabricante

ESTÁNDAR GENERALISO 16810:2024, Edition 2.

La ficha oficial de ISO establece que las condiciones específicas de la aplicación pertenecen a estándares de producto, especificaciones, códigos, contratos o procedimientos escritos, y que ISO 16810 no especifica alcance/planes de barrido ni criterios de aceptación.

Registro oficial de ISO

ALCANCE DE SOLDADURAISO 17640:2018, Edition 4, stage 90.92 (to be revised).

La ficha oficial limita su alcance principal a la UT manual especificada 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 de ISO

Fuentes consultadas el 16 de julio de 2026. No se reproduce ni infiere ninguna cláusula de estándar cerrado, nivel de ensayo ni tabla de aceptación.

Preguntas de interpretación

¿Es el «ángulo de la sonda» el valor que debo introducir?

Introduzca el ángulo refractado verificado en la pieza de ensayo, 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 la línea central desde la superficie de entrada hasta la pared paralela opuesta y de regreso a la superficie de entrada tras una reflexión especular. Un reflector puede aparecer en cualquier punto de una rama y debe localizarse a partir de la trayectoria acústica calibrada y la información de la rama.

¿Es el N₀ calculado válido para mi sonda de haz angular?

No como campo cercano efectivo del conjunto. El N₀ mostrado es una referencia independiente de un elemento circular directo. Una sonda con cuña/ángulo requiere datos geométricos y de corrección adicionales que se omiten 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 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: referencia de geometría/acústica no normativa únicamente.