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Fundamentos de Phased Array y TOFD
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Apertura activa

La apertura activa es el largo total del array:

A => Apertura activa.

g => Separación entre elementos adyaqcentes.

e=> Ancho de cada elemento, tipicamente ≤ λ/2.

n => Número de elementos.

λ => Longitud de onda.

p (pitch) => Distancia entre centros de dos elementos adyacentes.

W => La apertura pasiva es el largo de cada elemento. Determina la distancia de campo cercano en el plano perpendicular al array.

Fmin – Fmax => Distancias focales máxima y mínima.

 


 

Campo cercano

La distancia del campo cercano depende del tamaño de la apertura activa.

A => Apertura activa.

No => Campo cercano.

Ancho del haz

El ancho del haz depende de la posición del foco y del tamaño de la apertura activa.


 

zfoco => Posición del foco.

κBW  => Constante que depende del criterio para medir el ancho del haz:

κBW => 1 (criterio de Rayleigh)

κBW => 1.22 (criterio de caida a -6dB)

κBW=> 1.33 (critero de Sparrow)

Δx => Resolución lateral, definida por el ancho del haz.

Δz => Resolución axial, definida por:

ΔT-20dB - Duración del pulso a -20dB del máximo.

V=> Velocidad del sonido en el material.

Profundidad de foco

Para una apertura de tamaño (A), la profundidad del foco (L) disminuye con la distancia del foco (zfoco).

La posición del foco debe estar siempre dentro del campo cercano.

A => Apertura activa.

V => Velocidad de sonido en el medio.

Focalización dinámica (DDF)

La focalización dinámica cambia la distancia focal en tiempo real para que la "lente electrónica" siga al frente de ondas durante su propagación, obteniendo así la mejor resolución posible a cualquier profundidad.

 


 

Cálculo de la ley focal en función del ángulo de deflexión


DLE => Retardo en emisión.

DLR => Retardo en recepción.

θ => Ángulo de deflexión.

xi => Posición del elemento “i”.

FE => Distancia desde el centro del array al foco en emisión (RE,θ).

FR1, FR2, FR3, ...=> Distancia desde el centro del array al foco en recepción “n”.

rin => Distancia desde el foco "n" al elemento "i" en ida y vuelta.

VM=> Velocidad del sonido en el material.

Máximo ángulo de deflexión


El ángulo máximo de deflexión depende del tamaño de los elementos.

 

θSTmax => Máximo ángulo de deflexión a -6dB.

e => Ancho de los elementos del array.

λ => Longitud de onda.

Lóbulos de rejilla

Los lóbulos de rejilla se deben a un sub-muestreo de la apertura activa (separación excesiva entre elementos). Su amplitud depende de la separación entre elementos, de la frecuencia y del ancho de banda.

 

 βGrating => Ubicación angular del lóbulo de rejilla.

 p => Distancia entre elementos.

 λ => Longitud de onda.

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