BR112016008528B1

BR112016008528B1 - dispositivo portátil para testes ultrassônicos e método para testes ultrassônicos

Info

Publication number: BR112016008528B1
Application number: BR112016008528-0A
Authority: BR
Inventors: Hiroshi Takemoto; Kazuhiro UESHIRO; Tadayoshi Kimura
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.
Priority date: 2013-10-23
Filing date: 2014-09-03
Publication date: 2020-11-03
Also published as: EP3043176A1; CN105637358B; US10041909B2; EP3043176A4; CN105637358A; JP6261939B2; EP3043176B1; JP2015081864A; US20160231283A1; WO2015060020A1

Abstract

DISPOSITIVO PORTÁTIL PARA TESTES ULTRASSÔNICOS E MÉTODO PARA TESTES ULTRASSÔNICOS. A presente invenção fornece um dispositivo portátil para testes ultrassônicos (1) que, no que diz respeito a um material de placa que tem uma superfície chanfrada formada entre uma superfície de placa externa e uma superfície periférica interna, irradia a superfície chanfrada com ondas ultrassônicas enquanto se move ao longo da superfície chanfrada para assim detectar falhas no material de placa, sendo o dispositivo da invenção fornecido com: uma armação do dispositivo (20); uma sonda (21) que irradia a superfície chanfrada com ondas ultrassônicas, e recebe ondas ultrassônicas refletidas; uma cunha (22) a qual a sonda (21) é fixada e que é projetada para entrar em contato com a superfície chanfrada; um mecanismo deslizante (24) que move a cunha (22) em uma direção deslizante em relação à armação do dispositivo (20); um elemento de mola (25) que é impulsionado em uma direção na qual a cunha (22) e a superfície chanfrada se aproximam uma da outra na direção deslizante; e um cilindro móvel (26) e um par de cilindros fixos (27) que são fornecidos na armação do dispositivo (20) e cada um tem uma superfície de contato rolante que está em contato com a superfície periférica interna.

Description

CAMPO TÉCNICO

[001]A presente invenção refere-se a um dispositivo ultrassónico portátil para testes ultrassónicos que detecta falhas em um objeto a ser inspecionado que irradia o objeto a ser inspecionado com ondas ultrassónicas, e a um método ultrassónico para testes ultrassónicos que utiliza o referido dispositivo.

HISTÓRICO DA INVENÇÃO

[002]Um conjunto de dispositivo ultrassónico para testes ultrassónicos que inspeciona porções unidas de um corpo pilar quadrangular mediante a varredura do corpo com uma primeira sonda e uma segunda sonda e um leitor ("scanner") que tem um eixo de acionamento de três eixos geométricos é conhecido como um dispositivo ultrassónico para testes ultrassónicos convencional (vide Documento de Patente 1, por exemplo). Nesse dispositivo ultrassónico para testes ultrassónicos, as sondas irradiam uma superfície externa do corpo pilar quadrangular com ondas ultrassónicas.

LISTA DE REFERÊNCIAS Literatura de Patentes

[003]Documento de Patente 1: Publicação de Pedido de Patente Não Examinada Japonesa n° 2007-46945A

RESUMO DA INVENÇÃO Problema técnico

[004]Também, além de uma superfície externa plana do corpo pilar quadrangular, conforme descrito no Documento de Patente 1, uma superfície chanfrada que tem uma superfície curva formada nas porções de borda periférica de orifícios passantes e similares pode também servir como uma superfície a ser inspecionada do objeto a ser inspecionado irradiado com ondas ultrassónicas. No Documento de Patente 1, o leitor é fixado a um lado externo do corpo pilar quadrangular, mas é difícil fixar o leitor quando a superfície a ser inspecionada é uma superfície curva. Existem, ainda, casos onde a superfície curva que serve como a superfície a ser inspecionada terá um raio de curvatura diferente dependendo da posição onde as falhas serão detectadas. Dessa forma, mesmo que o leitor possa ser fixado, será necessário corrigir adequadamente as posições das sondas de acordo com o raio de curvatura da superfície curva, o que complica a operação de detecção de falhas.

[005]Em tal caso, é concebível usar um dispositivo ultrassónico portátil para testes ultrassónicos para irradiar a superfície curva que serve como a superfície a ser inspecionada com ondas ultrassónicas. Entretanto, a posição de uma sonda não pode ser fixa em relação à superfície a ser inspecionada, e, dessa forma, é difícil manter a relação posicionai entre a superfície a ser inspecionada e a sonda enquanto se move a sonda ao longo da superfície a ser inspecionada. O resultado disso é que a superfície a ser inspecionada acaba sendo irradiada com as ondas ultrassónicas em ângulos de irradiação diferentes. Isso, por sua vez, causa variações nas condições de irradiação das ondas ultrassónicas com as quais a superfície a ser inspecionada é irradiada, tornando difícil detectar com precisão falhas dentro do objeto a ser inspecionado. Em particular, em casos onde o objeto a ser inspecionado é um material que tem aniso- tropia acústica, mesmo uma pequena variação no ângulo de irradiação das ondas ultrassónicas irá resultar em variações na velocidade sônica das ondas ultrassónicas que se propagam dentro do objeto a ser inspecionado, o que pode fazer com que erros ocorram nos resultados de detecção obtidos a partir da detecção de falhas.

[006]Consequentemente, um objetivo da presente invenção é fornecer um dispositivo ultrassónico portátil para testes ultrassónicos e um método ultrassónico para testes ultrassónicos capazes de detectar com precisão falhas dentro de um objeto a ser inspecionado, movendo-se uma sonda ao longo do formato de uma superfície a ser inspecionada de uma maneira favorável, enquanto se mantém uma relação posicionai entre o objeto a ser inspecionado e a sonda.

Solução do problema

[007]Um dispositivo ultrassónico portátil para testes ultrassónicos que, no que diz respeito a um objeto a ser inspecionado que tem uma superfície a ser inspecionada formada entre uma primeira superfície e uma segunda superfície, irradia a superfície a ser inspecionada com ondas ultrassónicas enquanto se move ao longo da superfície a ser inspecionada, de modo a detectar falhas no objeto a ser inspecionado. Tal dispositivo inclui: uma armação de dispositivo; uma sonda que irradia a superfície a ser inspecionada com as ondas ultrassónicas e recebe ondas ultrassónicas refletidas; uma cunha à qual a sonda é fixada e que é projetada para entrar em contato com a superfície a ser inspecionada; um mecanismo deslizante que move a cunha em uma direção deslizante em relação à armação de dispositivo; um elemento impulsor que impulsiona a cunha de modo que a cunha e a superfície a ser inspecionada se aproximem uma da outra na direção deslizante; e um elemento de guia que é fornecido na armação de dispositivo e tem uma segunda superfície de contato que entra em contato com a segunda superfície.

[008]De acordo com essa configuração, o elemento de guia pode ser colocado em contato com a segunda superfície do objeto a ser inspecionado, a cunha pode ser colocada em contato com a superfície a ser inspecionada do objeto a ser inspecionado, e o elemento impulsor pode aplicar uma força de impulso à cunha. Um estado de contato entre a superfície a ser inspecionada e a cunha pode, portanto, ser mantido e, dessa forma, uma relação posicionai entre a superfície a ser inspecionada do objeto a ser inspecionado e a sonda fixada à cunha pode ser mantida mesmo em casos onde a cunha é movida ao longo da superfície a ser inspecionada, com o elemento de guia em contato com o objeto a ser inspecionado. Nessa modalidade, a sonda pode se mover de maneira favorável ao longo do formato da superfície a ser inspecionada e, dessa forma, falhas dentro do objeto a ser inspecionado podem ser detectadas com um alto nível de precisão.

[009]Além disso, é preferencial que o dispositivo inclua, ainda, uma guia de cunha que, em relação à armação de dispositivo, se move na direção deslizante ao longo da cunha, e que tem uma primeira superfície de contato que entra em contato com a primeira superfície.

[010]De acordo com essa configuração, a guia de cunha pode ser colocada em contato com a primeira superfície do objeto a ser inspecionado e, dessa forma, a posição do dispositivo ultrassónico para testes ultrassónicos 1 em uma direção ortogonal à primeira superfície pode ser regulada. Consequentemente, ao se colocar a guia de cunha em contato com a primeira superfície do objeto a ser inspecionado, a relação posicionai entre a superfície a ser inspecionada e a sonda pode ser mantida de maneira mais favorável, mesmo em casos onde a cunha é movida ao longo da superfície a ser inspecionada.

[011]Além disso, é preferencial que a guia de cunha seja fornecida esten- dendo-se em ambos os lados da cunha em uma direção ortogonal à direção deslizante dentro da primeira superfície de contato.

[012]De acordo com essa configuração, a guia de cunha pode ser formada tendo um formato amplo que se alarga em ambos os lados da cunha e, dessa forma, a área superficial através da qual a primeira superfície do objeto a ser inspecionado e a primeira superfície de contato da guia de cunha entram em contato pode ser aumentada. Consequentemente, o objeto a ser inspecionado e a guia de cunha podem ser colocados em um contato estável entre si e, dessa forma, a cunha pode ser movida ao longo da superfície a ser inspecionada de uma maneira estável.

[013]Além disso, é preferencial que o objeto a ser inspecionado seja um material de placa no qual um orifício passante é formado, a primeira superfície seja uma superfície de placa do material de placa, a segunda superfície seja uma superfície periférica interna do orifício passante, e a superfície a ser inspecionada seja uma superfície chanfrada formada pela chanfragem de uma borda periférica do orifício passante.

[014]De acordo com essa configuração, falhas dentro do objeto a ser inspecionado sob a superfície chanfrada formada na porção de borda periférica do orifício passante podem ser detectadas com um alto nível de precisão.

[015]Além disso, é preferencial que o objeto a ser inspecionado seja um material compósito.

[016]De acordo com essa configuração, é possível manter uma relação posicionai entre a sonda e a superfície a ser inspecionada do objeto a ser inspecionado, de modo que o ângulo de irradiação das ondas ultrassónicas emitidas pela sonda sobre o material compósito, que é um material que tem anisotropia acústica, se tome um ângulo de irradiação adequado para testes ultrassónicos. Desse modo, essa configuração é particularmente útil em casos onde o objeto a ser inspecionado é um material compósito. Um plástico reforçado com fibras como CFRP (plástico reforçado com fibras de carbono) é um exemplo de material compósito.

[017]Além disso, é preferencial que o elemento de guia seja um elemento de contato rolante que seja fixado à armação de dispositivo e tenha uma superfície de contato rolante como a segunda superfície de contato que entra em contato com a segunda superfície.

[018]De acordo com essa configuração, um elemento de contato rolante pode ser usado como o elemento de guia e, dessa forma, em casos onde a cunha é movida ao longo da superfície a ser inspecionada, uma resistência de contato entre a segunda superfície do objeto a ser inspecionado e a superfície de contato rolante do elemento de contato rolante pode ser reduzida, o que toma possível executar um movimento suave ao longo da segunda superfície. Deve-se notar que o elemento de contato rolante pode ser um cilindro em formato de coluna circular que entra em contato linear com a segunda superfície, um cilindro de esfera que entra em contato pontual com a segunda superfície, ou similares.

[019]Além disso, é preferencial que o elemento de contato rolante inclua: um cilindro móvel fornecido na armação de dispositivo, sendo que o cilindro móvel inclui um eixo de rotação que se move na mesma direção que a direção deslizante; e um par de cilindros fixos fornecidos na armação de dispositivo de modo a serem posicionados em ambos os lados do eixo de rotação do cilindro móvel em uma direção radial, sendo que os cilindros fixos incluem eixos de rotação fixos.

[020]De acordo com essa configuração, em casos onde a segunda superfície do objeto a ser inspecionado é uma superfície curva que tem um raio de curvatura variável, o cilindro móvel presente entre o par de cilindros fixos se move na direção deslizante de acordo com o raio de curvatura e, dessa forma, o cilindro móvel e o par de cilindros fixos podem ser movidos ao longo da segunda superfície, que é uma superfície curva, de uma maneira favorável.

[021]Além disso, é preferencial que o dispositivo inclua, ainda, um detector de posição rotacional que é conectado ao elemento de contato rolante e é capaz de detectar uma posição rotacional do elemento de contato rolante.

[022]De acordo com essa configuração, conectar o elemento de contato rolante ao detector de posição rotacional faz com que seja possível associar a posição rotacional detectada pelo detector de posição rotacional ao resultado de detecção de falhas obtido pela sonda nessa posição rotacional. Consequentemente, o resultado de detecção de falhas da sonda pode ser expandido na direção de movimento na qual a cunha se move ao longo da superfície a ser inspecionada e mapeada. Deve-se notar que em casos onde a sonda é formada por um único elemento ultrassónico, é gerado um mapa linear estendendo-se na direção de movimento, enquanto que em casos onde a sonda é uma sonda tipo matriz formada por uma pluralidade de elementos ultrassónicos, é gerado um mapa de formato plano expandido na direção da matriz e na direção de movimento. Deve-se notar que um codificador giratório, por exemplo, é usado como o detector de posição rotacional.

[023]Além disso, é preferencial que a cunha tenha uma superfície de detecção que entra em contato com a superfície a ser inspecionada do objeto a ser inspecionado, e que o dispositivo inclua, ainda, uma unidade de armazenamento de meio que é formada como uma depressão em relação à superfície de detecção da cunha e que contém um acoplador de propagação a ser posicionado entre a sonda e a superfície a ser inspecionada.

[024]De acordo com essa configuração, a unidade de armazenamento de meio é formada como uma depressão em relação à superfície de detecção da cunha. Consequentemente, ao manter o acoplador de propagação na unidade de armazenamento de meio, o acoplador de propagação pode estar situado estre a sonda e a superfície a ser inspecionada do objeto a ser inspecionado, sem que haja um vão presente entre elas. Como resultado, é possível evitar que a velocidade sônica varie devido a tal vão entre a sonda e a superfície a ser inspecionada, o que, por sua vez, permite evitar uma queda na precisão da detecção de falhas devido a variações na velocidade sônica. Deve-se notar que a água é um exemplo de acoplador de propagação.

[025]Além disso, é preferencial que a sonda seja uma sonda do tipo matriz na qual elementos ultrassónicos que transmitem e recebem ondas ultrassónicas estão dispostos em uma direção que conecta a primeira superfície e a segunda superfície.

[026]De acordo com essa configuração, a superfície a ser inspecionada pode ser irradiada com as ondas ultrassónicas em toda a direção de largura da mesma usando-se a sonda do tipo matriz. Consequentemente, falhas dentro do objeto a ser inspecionado situadas sob a superfície a ser inspecionada podem ser detectadas com eficiência movendo-se a cunha ao longo da superfície a ser inspecionada e, assim, a operação de detecção de falhas pode ser simplificada.

[027]Além disso, é preferencial que a sonda emita ondas ultrassónicas através tanto da superfície a ser inspecionada como da primeira superfície, e irradie a superfície a ser inspecionada com as ondas ultrassónicas de modo a formar um ângulo de incidência calculado com base na velocidade sônica das ondas ultrassónicas com as quais a superfície a ser inspecionada é irradiada, na velocidade sônica das ondas ultrassónicas com as quais a superfície a ser inspecionada é irradiada e que se propagam no interior do objeto a ser inspecionado e num ângulo de difração na superfície a ser inspecionada.

[028]De acordo com essa configuração, um ângulo formado entre a sonda e a superfície a ser inspecionada do objeto a ser inspecionado é um ângulo diferente daquele formado entre a sonda e a primeira superfície do objeto a ser inspecionado. Nesse momento, a velocidade sônica das ondas ultrassónicas com as quais a primeira superfície é irradiada (a velocidade sônica das ondas ultrassónicas no acoplador de propagação, por exemplo) é uma velocidade sônica diferente da velocidade sônica das ondas ultrassónicas com as quais a primeira superfície é irradiada e que se propagam dentro do objeto a ser inspecionado. De modo semelhante, a velocidade sônica das ondas ul-trassónicas com as quais a superfície a ser inspecionada é irradiada (a velocidade sônica das ondas ultrassónicas no acoplador de propagação, por exemplo) é uma velocidade sônica diferente da velocidade sônica das ondas ultrassónicas com as quais a superfície a ser inspecionada é irradiada e que se propagam dentro do objeto a ser inspecionado. Consequentemente, a sonda calcula um ângulo de incidência θcom base na lei de Snell, usando a velocidade sônica das ondas ultrassónicas no acoplador de propagação, a velocidade sônica das ondas ultrassónicas dentro do objeto a ser inspecionado, e um ângulo de difração, e emite as ondas ultrassónicas de modo a alcançar o ângulo de incidência θ.Desse modo, a sonda pode ser fixada levando-se em consideração variações na velocidade sônica causadas pelo índice de refração entre o acoplador de propagação e o objeto a ser inspecionado e, dessa forma, falhas no objeto a ser inspecionado sob a superfície a ser inspecionada podem ser detectadas com um alto nível de precisão.

[029]Além disso, é preferencial que o dispositivo inclua, ainda, um detector de posição que mede uma posição da sonda, e um alarme que, com base no resultado da medição do detector de posição, notifica que a posição da sonda em relação à superfície a ser inspecionada do objeto a ser inspecionado não é adequada para detecção de falhas.

[030]De acordo com essa configuração, em casos onde a posição da sonda não é adequada para detecção de falhas, essa informação pode ser transmitida a um inspetor pelo alarme. Consequentemente, pode-se evitar que a detecção de falhas seja executada em uma posição não adequada para detecção de falhas, o que possibilita executar a detecção de falhas corretamente. Um acelerômetro, um girossensor (sensor de velocidade angular), ou similares podem ser dados como exemplos do detector de posição, e tal detector pode ter dois ou três eixos geométricos de acordo com a posição da sonda a ser medida. Uma posição em uma direção rolante (direção de rotação) da sonda em relação à superfície a ser inspecionada, central a um eixo ortogonal à superfície a ser inspecionada, é um exemplo da posição da sonda em relação à superfície a ser inspecionada. Uma posição em uma direção angular (direção de inclinação) da sonda em relação à superfície a ser inspecionada é um exemplo da posição da sonda em relação à superfície de de-tecção. Por exemplo, uma lâmpada, um alto-falante, ou similares podem ser usados como o alarme. Adicionalmente, a configuração pode ser tal que a posição da sonda (a cunha) seja ajustada automática ou manualmente de acordo com o resultado da medição do detector de posição.

[031]Um método para testes ultrassónicos de acordo com a presente invenção é um método para testes ultrassónicos que detecta falhas no objeto a ser inspecionado, cuja superfície a ser inspecionada usa o dispositivo para testes ultrassónicos supracitado. O método inclui: uma etapa de contato para colocar a segunda superfície de contato do elemento de guia em contato com a segunda superfície do objeto a ser inspecionado, colocar a cunha em contato com a superfície a ser inspecionada do objeto a ser inspecionado, e aplicar uma força de impulso à cunha com o uso do elemento impulsor; e uma etapa de movimento para mover a cunha ao longo da superfície a ser inspecionada enquanto a cunha e o elemento de guia estão em contato com o objeto a ser inspecionado.

[032]De acordo com essa configuração, na etapa de contato, o elemento de guia pode ser colocado em contato com a segunda superfície do objeto a ser inspecionado, a cunha pode ser colocada em contato com a superfície a ser inspecionada do objeto a ser inspecionado, e o elemento impulsor pode aplicar uma força de impulso à cunha. Então, na etapa de movimento, a cunha pode ser movida ao longo da superfície a ser inspecionada em um estado onde a cunha e o elemento de guia estão em contato com o objeto a ser inspecionado. Nessa modalidade, a relação posicionai entre a superfície a ser inspecionada do objeto a ser inspecionado e a sonda fixada à cunha pode ser mantida mesmo em casos onde a cunha é movida ao longo da superfície a ser inspecionada. Nessa modalidade, a sonda pode se mover de maneira favorável ao longo do formato da superfície a ser inspecionada e, dessa forma, falhas dentro do objeto a ser inspecionado podem ser detectadas com um alto nível de precisão.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[033]A Figura 1 é uma vista em seção transversal de um objeto a ser inspecionado que serve como um alvo de inspeção para um dispositivo portátil para testes ultrassónicos de acordo com uma modalidade.

[034]A Figura 2 é uma vista em planta de um objeto a ser inspecionado que serve como um alvo de inspeção para o dispositivo portátil para testes ultrassónicos de acordo com a modalidade.

[035]A Figura 3 é uma vista em perspectiva do dispositivo portátil para testes ultrassónicos de acordo com a modalidade.

[036]A Figura 4 é um diagrama esquemático ilustrando a correção da velocidade sônica de uma onda ultrassónica.

[037]A Figura 5 e um fluxograma ilustrando um método para testes ultrassónicos que utiliza o dispositivo portátil para testes ultrassónicos de acordo com a modalidade.

[038]A Figura 6 é uma vista em perspectiva de um dispositivo portátil para testes ultrassónicos de acordo com uma modificação.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES

[039]Descrições detalhadas de modalidades de acordo com a presente invenção serão fornecidas abaixo, com base nos desenhos. Deve-se observar que a presente invenção não se limita a essas modalidades. Além disso, os elementos constituintes nas modalidades descritas a seguir incluem aqueles que podem ser facilmente substituídos por uma pessoa versada na técnica ou aqueles que são substancialmente iguais.

Exemplos

[040]A Figura 1 é uma vista em seção transversal de um objeto a ser inspecionado que serve como um alvo de inspeção para um dispositivo portátil para testes ultrassónicos de acordo com a presente modalidade. A Figura 2 é uma vista em planta do objeto a ser inspecionado que serve como o alvo de inspeção para o dispositivo portátil para testes ultrassónicos de acordo com a presente modalidade. A Figura 3 é uma vista em perspectiva do dispositivo portátil para testes ultrassónicos de acordo com a presente modalidade. A Figura 4 é um diagrama esquemático ilustrando a correção da velocidade sônica de uma onda ultrassónica. A Figura 5 e um fluxograma ilustrando um método para testes ultrassónicos que utiliza o dispositivo portátil para testes ultrassónicos de acordo com a presente modalidade.

[041]Um dispositivo portátil para testes ultrassónicos 1, de acordo com a presente modalidade, detecta falhas dentro de um objeto a ser inspecionado abaixo de uma superfície a ser inspecionada através de irradiação da superfície a ser inspecionada com ondas ultrassónicas a partir de uma sonda de ondas ultrassónicas 21 (chamada aqui simplesmente de "sonda") ao mesmo tempo em que a sonda 21 é movida ao longo da superfície a ser inspecionada do objeto a ser inspecionado. Primeiramente, o objeto a ser inspecionado, que serve como um alvo de inspeção, será descrito com referência às Figuras 1 e 2.

[042]O objeto a ser inspecionado é um material de placa 5 no qual é formado um orifício passante 6. O material de placa 5 é formado a partir de um material compósito. Plástico reforçado com fibras de carbono (CFRP), por exemplo, é usado como o material compósito. Embora o objeto a ser inspecionado seja formado com o uso de CFRP na presente modalidade, deve-se notar que o objeto a ser inspecionado não é particularmente limitado, e outro plástico reforçado com fibras, um material metálico como uma liga de alumínio, ou similares também podem ser usados. Além disso, embora o objeto a ser inspecionado seja descrito como um material de placa na presente modalidade, o objeto a ser inspecionado não é particularmente limitado a ter um formato de placa.

[043]Nessa modalidade, o material compósito é um material que tem aniso- tropia acústica e, dessa forma, a velocidade sônica das ondas ultrassónicas que se propagam dentro do material de placa 5 difere dependendo da direção de propagação (direção de irradiação) das mesmas. Consequentemente, em casos onde o material de placa 5 é formado com o uso de um material que tem anisotropia acústica, as ondas ultrassónicas com as quais o material de placa 5 é irradiado que têm direções de irradiação diferentes causarão um aumento nos erros nos resultados de detecção obtidos através da detecção de falhas. Desse modo, é preferencial que a direção de irradiação das ondas ultrassónicas com as quais o material de placa 5 é irradiado seja uma direção constante.

[044]O material de placa 5 é empregado na asa principal de uma aeronave, por exemplo, com uma superfície superior do material de placa 5 servindo como uma superfície de placa interna 12 e uma superfície inferior do mesmo servindo como uma superfície de placa externa 11.0 orifício passante 6 formado no material de placa 5 é usado como um orifício de acesso através do qual uma pessoa entra e sai. Conforme ilustrado na Figura 2, o orifício passante 6 tem um formato elíptico quando observado em vista em planta e, dessa forma, uma superfície periférica interna 13 do orifício passante 6 é uma superfície curva cujo raio de curvatura varia. Deve-se notar, conforme ilustrado na Figura 1, que a superfície de placa externa 11 do material de placa 5 e a superfície periférica interna 13 do orifício passante 6 são superfícies que se cruzam em um ângulo reto quando o material de placa 5 é visto como uma seção transversal. Concorrentemente, uma superfície chanfrada 10 é formada pela chanfragem de uma porção de borda periférica do orifício passante 6.

[045]A superfície chanfrada 10 é formada entre a superfície de placa externa 11 e a superfície periférica interna 13, e é formada em um formato elíptico quando observada em vista em planta. Nessa modalidade, uma direção que conecta a superfície de placa externa 11 e a superfície periférica interna 13 é definida como uma direção de largura da superfície chanfrada 10, e uma direção na qual a superfície chanfrada 10 se estende é definida como uma direção de comprimento. A direção de largura e a direção de comprimento são ortogonais dentro da superfície chanfrada 10. Concorrentemente, um ângulo formado entre a superfície chanfrada 10 e a superfície de placa externa 11 é definido como um ângulo de inclinação.

[046]A seguir, o dispositivo para testes ultrassónicos 1 será descrito com referência à Figura 3. O dispositivo para testes ultrassónicos 1 ilustrado na Figura 3 é um dispositivo portátil. O dispositivo para testes ultrassónicos 1 é empunhado por um inspetor e movido ao longo da direção de comprimento da superfície chanfrada 10 com a finalidade de detectar falhas no material de placa 5 sob a superfície chanfrada 10. Em outras palavras, a superfície chanfrada 10 do material de placa 5 serve como a superfície a ser inspecionada.

[047]Conforme ilustrado na Figura 3, o dispositivo para testes ultrassónicos 1 inclui uma armação de dispositivo 20, uma sonda 21, uma cunha 22, uma guia de cunha 23, um mecanismo deslizante 24, um elemento de mola (elemento impulsor) 25, um cilindro móvel 26, um par de cilindros fixos 27, um codificador (detector de posição rotacional) 28, um cabo 29 e uma unidade de controle 30.

[048]A armação de dispositivo 20 inclui uma armação inferior 35, uma armação superior 36 e uma armação lateral 37 que conecta a armação superior 36 e a armação inferior 35. Nessa modalidade, uma direção que conecta a armação inferior 35 à armação superior 36 é definida como uma direção vertical. A armação inferior 35 inclui uma placa inferior 35a, e o mecanismo deslizante 24 é fornecido nessa placa inferior 35a. A armação lateral 37 é conectada à armação inferior 35 em um lado inferior da armação lateral 37, e estende-se da armação inferior 35 em direção à armação superior 36. A armação lateral 37 inclui uma placa lateral 37a, e uma extremidade do elemento de mola 25 é conectada à placa lateral 37a. O lado superior da armação lateral 37 é conectado à armação superior 36. A armação superior 36 inclui uma placa superior 36a, e o cilindro móvel 26, o par de cilindros fixos 27, o codificador 28 e o cabo 29 são fornecidos nessa placa superior 36a.

[049]O mecanismo deslizante 24 é fornecido em um lado superior da placa inferior 35a, e inclui um elemento deslizante linear 41 formado por uma parte estacionária 41a e uma parte móvel 41b, e uma plataforma deslizante 42 fornecida no elemento deslizante linear 41. A parte estacionária 41a do elemento deslizante linear 41 é fixada à placa inferior 35a da armação inferior 35, e a parte móvel 41b do elemento deslizante linear 41 se move ao longo da parte estacionária 41a em uma direção deslizante predeterminada. Nessa modalidade, a direção deslizante do elemento deslizante linear 41 é definida como uma direção longitudinal. A direção longitudinal e a direção vertical são ortogonais entre si. A plataforma deslizante 42 é fixada ao topo da parte móvel 41 b.

[050]A cunha 22 é fixada à plataforma deslizante 42, e se move na direção longitudinal juntamente com a plataforma deslizante 42. A sonda 21 é fixada dentro da cunha 22, e uma superfície de detecção plana 45 que entra em contato com a superfície chanfrada 10 é formada em uma porção superior da cunha 22. Concorrentemente, parte de uma unidade de armazenamento de água (unidade de armazenamento de meio) 46, que armazena a água que serve como um acoplador de propagação, é formada em uma porção superior da cunha 22. A unidade de armazenamento de água 46 é formada como uma depressão em relação à superfície de detecção 45, e é formada estendendo-se da cunha 22 até a guia de cunha 23. A água armazenada na unidade de armazenamento de água 46 entra em contato com a superfície de detecção 45 e a superfície chanfrada 10, de modo a ser posicionada entre a sonda 21 e a superfície chanfrada 10.

[051]A guia de cunha 23 é fornecida de modo a se estender em ambos os lados de uma direção horizontal, que é ortogonal à direção longitudinal e à direção vertical, com a cunha 22 situada entre elas. Assim, a guia de cunha 23 é formada de modo que uma largura da mesma na direção horizontal seja maior que uma largura da cunha 22 na direção horizontal. A guia de cunha 23 é formada tendo um formato retangular plano, é fixada direta ou indiretamente à plataforma deslizante 42, e se move na direção longitudinal juntamente com a plataforma deslizante 42 e a cunha 22. Uma superfície de contato plana (primeira superfície de contato) 51 que entra em contato com a superfície de placa externa 11 é formada em uma porção superior da guia de cunha 23. Parte da unidade de armazenamento de água 46 descrita acima é formada na porção superior da guia de cunha 23, e a unidade de armazenamento de água 46 é formada como uma depressão em relação à superfície de contato 51.

[052]Nessa modalidade, será descrita uma relação posicionai entre a cunha 22 e a guia de cunha 23. A superfície de detecção 45 da cunha 22 é inclinada em relação à superfície de contato 51 da guia de cunha 23, e a relação posicionai entre a cunha 22 e a guia de cunha 23 é fixa. Deve-se notar que a relação posicionai entre a cunha 22 e a guia de cunha 23 é fixa de modo que um ângulo de fixação entre a superfície de detecção 45 e a superfície de contato 51 é um ângulo igual ao ângulo de inclinação entre a superfície chanfrada 10 e a superfície de placa externa 11. Entretanto, o ângulo de fixação formado entre a superfície de detecção 45 e a cunha 22 e a superfície de contato 51 da guia de cunha 23 pode ser ajustado. Em outras palavras, a posição onde a cunha 22 é fixada à plataforma deslizante 42 pode ser ajustada, e o ângulo de fixação pode ser ajustado ajustando-se a posição de fixação da cunha 22.

[053]Deve-se notar que há alguns casos onde o ângulo de inclinação entre a superfície chanfrada 10 do material de placa 5 e a superfície de placa externa 11 não é constante. Nesse caso, a relação posicionai entre a cunha 22 e a guia de cunha 23 é fixa de modo que o ângulo de fixação entre a superfície de detecção 45 e a super- fície de contato 51 é um ângulo igual ao ângulo de inclinação entre a superfície chanfrada 10 e a superfície de placa externa 11 no ponto em que o ângulo de inclinação é mais obtuso.

[054]A sonda 21 é fixada dentro da cunha 22, e forma na mesma uma superfície transceptora 55 que irradia a superfície chanfrada 10 com ondas ultrassónicas e recebe ondas ultrassónicas refletidas. A sonda 21 é uma sonda do tipo matriz 21 na qual uma pluralidade de elementos ultrassónicos 56 são fornecidos em uma matriz na superfície transceptora 55. Nessa modalidade, uma direção na qual a pluralidade de elementos ultrassónicos 56 está disposta é definida como uma direção de matriz. A sonda 21 é fixada dentro da (unidade de armazenamento de água 46 formada na) cunha 22, de modo que a superfície transceptora 55 da sonda 21 fique situada em um lado superior da mesma, e de modo que a água armazenada na unidade de armazenamento de água 46 fique situada entre a superfície transceptora 55 e a superfície chanfrada 10. Consequentemente, as ondas ultrassónicas emitidas pela sonda 21 se propagam do fundo em direção ao topo na Figura 3. Deve-se notar que a sonda 21 é fixada à cunha 22 de modo que a direção de matriz se iguala à direção longitudinal.

[055]Nessa modalidade, a sonda 21 tem um comprimento na direção de matriz que abrange desde a superfície chanfrada 10 até a superfície de placa externa 11. Consequentemente, tanto a superfície chanfrada 10 como a superfície de placa externa 11 são irradiadas com as ondas ultrassónicas emitidas pela sonda 21. A sonda 21 é conectada à unidade de controle 30, e as condições de irradiação das ondas ultrassónicas e similares são controlados pela unidade de controle 30.

[056]O elemento de mola 25 serve para impulsionar a superfície de detecção 45 da cunha 22 e a superfície chanfrada 10 do material de placa 5 uma em direção à outra na direção longitudinal. Especificamente, uma mola de compressão, por exemplo, é usada como o elemento de mola 25, sendo que uma das extremidades da mola é conectada à placa lateral 37a da armação lateral 37 e a outra extremidade é conectada à cunha 22. O elemento de mola 25 impulsiona a cunha 22 na direção oposta da armação de dispositivo 20 na direção longitudinal.

[057]O cilindro móvel 26 é fixado a um lado inferior da placa superior 36a da armação superior 36, e um eixo de rotação do mesmo é capaz de se mover na direção longitudinal. O cilindro móvel 26 é formado tendo um formato de coluna circular, e tem uma superfície de contato rolante 61 que está posicionada diretamente acima da cunha 22 e entra em contato rolante com a superfície periférica interna 13 do orifício passante 6 formado no material de placa 5. O cilindro móvel 26 é impulsionado de modo que a superfície de contato rolante 61 do cilindro móvel 26 e a superfície periférica interna 13 do material de placa 5 se aproximem uma da outra na direção longitudinal.

[058]O par de cilindros fixos 27 é fornecido em cada lado do cilindro móvel 26 na direção radial do eixo de rotação do cilindro móvel 26, ou em outras palavras, em ambos os lados do mesmo na direção horizontal. Assim como o cilindro móvel 26, o par de cilindros fixos 27 é fixado ao lado inferior da placa superior 36a da armação superior 36. Nessa modalidade, cada um dos cilindros fixos 27 tem seu eixo de rotação fixado à placa superior 36a. Cada um dos cilindros fixos 27 tem um formato de coluna circular, e assim como o cilindro móvel 26, cada cilindro tem uma superfície de contato rolante 62 que entra em contato rolante com a superfície periférica interna 13 do orifício passante 6 formado no material de placa 5.

[059]O codificador 28 é conectado ao eixo de rotação de um dos cilindros fixos 27, e é capaz de detectar uma posição rotacional do cilindro fixo 27. O codificador 28 emprega um codificador rolante, por exemplo, e é conectado à unidade de controle 30. O codificador 28 gera dados relacionados à posição rotacional do cilindro fixo 27 para a unidade de controle 30.

[060]O cabo 29 é fixado à armação superior 36, e é fornecido no lado oposto à cunha 22 na direção longitudinal. O cabo 29 é formado tendo um formato de barra que se estende na direção vertical, e é empunhado por um inspetor.

[061]A unidade de controle 30 é conectada à sonda 21 e ao codificador 28 e controla as ondas ultrassónicas emitidas pela sonda 21, obtém os dados relacionados à posição rotacional do cilindro fixo 27 gerados pelo codificador 28, etc. Especificamente, a unidade de controle 30 executa a detecção de falhas através da sonda 21 tendo como base a posição rotacional do cilindro fixo 27. A unidade de controle 30 também associa uma posição rotacional predeterminada do cilindro fixo 27 a um resultado de detecção de falhas na superfície chanfrada 10. Nessa modalidade, a unidade de controle 30 pode expandir os resultados de detecção na direção de largura da superfície chanfrada 10 e na direção de comprimento da superfície chanfrada 10. Consequentemente, a unidade de controle 30 é capaz de mapear o resultado de detecção de falhas na superfície chanfrada 10 bidimensionalmente na direção de largura e na direção de comprimento da superfície chanfrada 10.

[062]Com o dispositivo para testes ultrassónicos 1 configurado conforme descrito acima, a superfície de contato 51 da guia de cunha 23 é colocada em contato com a superfície de placa externa 11 do material de placa 5, e o cilindro móvel 26 e o par de cilindros fixos 27 são colocados em contato com a superfície periférica interna 13 do orifício passante 6. Adicionalmente, no dispositivo para testes ultrassónicos 1, a superfície de detecção 45 da cunha 22 é colocada em contato com a superfície chanfrada 10 do material de placa 5, e o elemento de mola 25 aplica uma força de impulso, fazendo com que a cunha 22 se mova em direção à superfície chanfrada 10. Ao entrar em contato dessa maneira, a direção longitudinal do dispositivo para testes ultrassónicos 1 se iguala à direção de largura da superfície chanfrada 10, e a direção horizontal do dispositivo para testes ultrassónicos 1 se iguala à direção de comprimento da superfície chanfrada 10. Consequentemente, a guia de cunha 23 entra em contato com a superfície de placa externa 11 do material de placa 5 e, dessa forma, a posição na direção vertical do dispositivo para testes ultrassónicos 1 em relação ao material de placa 5 é regulada. Adicionalmente, o cilindro móvel 26 e o par de cilindros fixos 27 entram em contato com a superfície periférica interna 13 do orifício passante 6 e, dessa forma, a posição na direção longitudinal do dispositivo para testes ultrassónicos 1 em relação ao material de placa 5 é regulada.

[063]O dispositivo para testes ultrassónicos 1 é movido ao longo da direção de comprimento da superfície chanfrada 10 enquanto mantém o estado de contato supracitado. Nesse momento, devido ao fato de que a força de impulso que faz com que a cunha 22 se mova em direção à superfície chanfrada 10 é aplicada à cunha 22 pelo elemento de mola 25, a cunha 22 pode se mover de modo a se conformar ao formato da superfície chanfrada 10. Adicionalmente, os cilindros fixos 27 entram em contato com a superfície periférica interna 13 do orifício passante 6 e, dessa forma, a unidade de controle 30 executa a detecção de falhas utilizando a sonda 21 em um tempo predeterminado com base na posição rotacional do codificador 28 conectado ao cilindro fixo 27. A unidade de controle 30 associa, então, a posição rotacional detectada pelo codificador 28 ao resultado da detecção de falhas da sonda 21 e armazena essa informação como dados de detecção de falhas mapeados bidimensionalmente.

[064]Quando o cilindro móvel 26 e o par de cilindros fixos 27 entram em contato rolante com a superfície periférica interna 13, o cilindro móvel 26 se move na direção longitudinal de acordo com o raio de curvatura da superfície periférica interna 13 curva, mesmo quando o raio de curvatura se altera. É, portanto, possível que o cilindro móvel 26 e o par de cilindros fixos 27 entrem em contato rolante com a superfície periférica interna 13 enquanto se conformam à mesma.

[065]A seguir, o ângulo de fixação da sonda 21 no dispositivo para testes ultrassónicos 1 será descrito com referência à Figura 4. Deve-se notar que a direção vertical na Figura 4 é oposta à direção vertical na Figura 1. Conforme descrito acima, a sonda 21 irradia o material de placa 5 com ondas ultrassónicas sobre a superfície chanfrada 10 e a superfície de placa externa 11.

[066]Nessa modalidade, conforme ilustrado na Figura 4, a velocidade sônica das ondas ultrassónicas emitidas pela superfície transceptora 55 da sonda 21, ou em outras palavras, a velocidade sônica das ondas ultrassónicas que se propagam através da água que serve como o acoplador de propagação, é representada por Vi. De modo similar, a velocidade sônica das ondas ultrassónicas que se propagam dentro do material de placa 5 é representada por V2. Nesse momento, a velocidade sônica Vi das ondas ultrassónicas e a velocidade sônica V2 das ondas ultrassónicas são velocidades sônicas diferentes. Concorrentemente, um ângulo de incidência da água até o material de placa 5 é representado por θ,e um ângulo de difração da água até 0 material de placa 5 é representado por β.Nesse caso, com base na lei de Snell, a seguinte fórmula (1) é verdadeira. senθ/sen/3 = V1/V2 - (1)

[067]Conforme descrito acima, 0 ângulo formado entre a superfície trans- ceptora 55 da sonda 21 e a superfície chanfrada 10 do material de placa 5 é diferente do ângulo formado entre a superfície transceptora 55 da sonda 21 e a superfície de placa externa 11 do material de placa 5. Além disso, embora a superfície de placa externa 11 e a superfície de placa interna 12 sejam paralelas, a superfície chanfrada 10 e a superfície de placa interna 12 não 0 são. Nesse momento, uma trajetória de saída ao longo da qual as ondas ultrassónicas emitidas de cada elemento ultrassónico 56 na sonda 21 se propagam pelo interior do material de placa 5 e atingem a superfície de placa interna 12, e uma trajetória de entrada ao longo da qual as ondas ultrassónicas refletidas pela superfície de placa interna 12 do material de placa 5 se propagam pelo interior do material de placa 5 e entram em cada elemento ultrassónico 56, são a mesma trajetória. As ondas ultrassónicas com as quais a superfície de placa externa 11 é irradiada e as ondas ultrassónicas com as quais a superfície chanfrada 10 é irradiada serão descritas a seguir.

[068]Quando a superfície de placa externa 11 é irradiada com ondas ultrassónicas, a superfície de placa externa 11 e a superfície de placa interna 12 são pa- ralelas. Nessa modalidade, no caso em que a direção de propagação das ondas ultrassónicas é ortogonal à superfície de placa interna 12, as ondas ultrassónicas com as quais a superfície de placa externa 11 é irradiada irão entrar na superfície de placa externa 11 ortogonalmente. Dessa forma, no que diz respeito às ondas ultrassónicas com as quais a superfície de placa externa 11 é irradiada, não é necessário levar em consideração alterações na velocidade sônica causadas pelo índice de refração, mesmo se a velocidade sônica Vi das ondas ultrassónicas se propagando dentro da água for diferente da velocidade sônica V2 das ondas ultrassónicas se propagando dentro do material de placa 5.

[069]Por outro lado, quando a superfície chanfrada 10 é irradiada com ondas ultrassónicas, a superfície chanfrada 11 e a superfície de placa interna 12 não são paralelas. Nessa modalidade, no caso em que a direção de propagação das ondas ultrassónicas é ortogonal à superfície de placa interna 12, as ondas ultrassónicas com as quais a superfície chanfrada 10 é irradiada devem entrar na superfície chanfrada 10 de modo que substituir a velocidade sônica Vi das ondas ultrassónicas que se propagam dentro da água, a velocidade sônica V2 das ondas ultrassónicas que se propagam dentro do material de placa 5 e o ângulo de difração βda água até o material de placa 5 na fórmula (1) resulta no ângulo de incidência θ.Dessa forma, no que diz respeito às ondas ultrassónicas com as quais a superfície chanfrada 10 é irradiada, é necessário levar em consideração alterações na velocidade sônica causadas pelo índice de refração, tendo em vista que a velocidade sônica Vi das ondas ultrassónicas que se propagam dentro da água é diferente da velocidade sônica V2 das ondas ultrassónicas que se propagam dentro do material de placa 5.

[070]Consequentemente, a velocidade sônica Vi das ondas ultrassónicas com as quais a superfície de placa externa 11 é irradiada é a mesma velocidade sônica Vi das ondas ultrassónicas com as quais a superfície chanfrada 10 é irradiada. Por outro lado, a velocidade sônica Vi das ondas ultrassónicas com as quais a superfície de placa externa 11 é irradiada é uma velocidade sônica diferente da velocidade sônica V2 das ondas ultrassónicas com as quais a superfície de placa externa 11 é irradiada e que se propagam dentro do material de placa 5. De maneira similar, a velocidade sônica Vi das ondas ultrassónicas com as quais a superfície chanfrada 10 é irradiada é uma velocidade sônica diferente da velocidade sônica V2 das ondas ultrassónicas com as quais a superfície chanfrada 10 é irradiada e que se propagam dentro do material de placa 5.

[071]O resultado é a emissão pela sonda 21 de ondas ultrassónicas de modo que as ondas ultrassónicas Vi com as quais a superfície de placa externa 11 é irradiada e as ondas ultrassónicas Vi com as quais a superfície chanfrada 10 é irradiada satisfaçam a relação supracitada, ou, em outras palavras, em um estado onde o ângulo de incidência θé calculado de modo que as ondas ultrassónicas sejam emitidas em uma direção ortogonal à superfície de placa interna 12 e o ângulo de fixação seja ajustado de modo a alcançar o ângulo de incidência calculado θ.Então, a unidade de controle 30 obtém um sinal das ondas ultrassónicas através da sonda 21 que recebe as ondas ultrassónicas refletidas a partir da superfície de placa interna 12.

[072]A seguir, um método para testes ultrassónicos que utiliza 0 dispositivo portátil para testes ultrassónicos 1 descrito acima será descrito com referência à Figura 5. Deve-se notar que a detecção de falhas com o uso do dispositivo portátil para testes ultrassónicos 1 pode ser executada quando o material de placa 5 é fabricado, ou durante uma inspeção periódica depois que o material de placa 5 for entregue.

[073]Primeiramente, em casos onde falhas devem ser detectadas na superfície chanfrada 10 do material de placa 5, um inspetor empunha o cabo 29 do dispositivo portátil para testes ultrassónicos 1. Nesse estado, o inspetor manipula o dispositivo portátil para testes ultrassónicos 1 de modo que a guia de cunha 23 é colocada em contato com a superfície de placa externa 11 do material de placa 5, e o cilindro móvel 26 e o par de cilindros fixos 27 são colocados em contato com a superfície periférica interna 13 do orifício passante 6. Quando houver contato entre os cilindros 26 e 27 e a superfície periférica interna 13, o dispositivo portátil para testes ultrassónicos 1 é movido de modo que a cunha 22 se aproxima da superfície chanfrada 10 na direção longitudinal. A cunha 22 do dispositivo portátil para testes ultrassónicos 1 entra em contato com a superfície chanfrada 10, e então se move na direção longitudinal em direção à armação de dispositivo 20 contra a força de impulso do elemento de mola 25. Como resultado, a cunha 22 entra em contato com a superfície chanfrada 10, com a força de impulso do elemento de mola 25 aplicada à cunha 22. Consequentemente, no dispositivo portátil para testes ultrassónicos 1, a guia de cunha 23 entra em contato com a superfície de placa externa 11 do material de placa 5, o cilindro móvel 26 e o par de cilindros fixos 27 entram em contato com a superfície periférica interna 13 do orifício passante 6, e a cunha 22 entra em contato com a superfície chanfrada 10 do material de placa 5 (etapa S1: uma etapa de contato). Ao entrar em contato dessa maneira, a direção longitudinal do dispositivo portátil para testes ultrassónicos 1 se iguala à direção de largura da superfície chanfrada 10, e a direção horizontal do dispositivo portátil para testes ultrassónicos 1 se iguala à direção de comprimento da superfície chanfrada 10.

[074]Em seguida, o dispositivo portátil para testes ultrassónicos 1 é movido ao longo da direção de comprimento da superfície chanfrada 10, ou, em outras palavras, na direção horizontal do dispositivo portátil para testes ultrassónicos 1 pelo inspetor, enquanto mantém contato com o material de placa 5 (etapa S2: uma etapa de movimento). Consequentemente, a guia de cunha 23 desliza sobre a superfície de placa externa 11 do material de placa 5, a cunha 22 desliza sobre a superfície chanfrada 10 do material de placa 5, e o cilindro móvel 26 e o par de cilindros fixos 27 entram em contato rolante com a superfície periférica interna 13 do orifício passante 6. O dispositivo portátil para testes ultrassónicos 1 então detecta falhas dentro do material de placa 5 sob a superfície chanfrada 10 com o uso da sonda 21 ao em conjunto com o movimento do dispositivo portátil para testes ultrassónicos 1.

[075]Quando o dispositivo portátil para testes ultrassónicos 1 se move na direção de seu comprimento, há casos onde o dispositivo portátil para testes ultrassónicos 1 se move na direção de largura da superfície chanfrada 10 (a direção longitu- dinal do dispositivo portátil para testes ultrassónicos 1), a posição da superfície chanfrada 10 na direção de largura se altera, e assim por diante. Nesse caso, por ser impulsionada pelo elemento de mola 25, a cunha 22 pode ficar em contato com a superfície chanfrada 10. Como resultado, a cunha 22 pode se mover enquanto se conforma ao formato da superfície chanfrada 10.

[076]Conforme descrito até o momento, de acordo com a configuração da presente modalidade, o cilindro móvel 26 e o par de cilindros fixos 27 podem ser colocados em contato com a superfície periférica interna 13 do orifício passante 6, a cunha 22 pode ser colocada em contato com a superfície chanfrada 10 do material de placa 5, e o elemento de mola 25 pode aplicar a força de impulso à cunha 22. Consequentemente, a cunha 22 pode ser mantida em contato com a superfície chanfrada 10 e, dessa forma, mesmo se a cunha 22 for movida ao longo da superfície chanfrada 10 enquanto o cilindro móvel 26 e o par de cilindros fixos 27 estão em contato com o material de placa 5, a relação posicionai entre a superfície chanfrada 10 do material de placa 5 e a sonda 21 fixada à cunha 22 pode ser mantida. Nessa modalidade, a sonda 21 pode se mover de uma maneira favorável ao longo do formato da superfície chanfrada 10 e, dessa forma, falhas dentro do material de placa 5 podem ser detectadas com um alto nível de precisão.

[077]Além disso, de acordo com a configuração da presente modalidade, a guia de cunha 23 pode ser colocada em contato com a superfície de placa externa 11 do material de placa 5 e, dessa forma, a posição do dispositivo portátil para testes ultrassónicos 1 na direção vertical indicada na Figura 3 pode ser regulada. Consequentemente, ao se colocar a guia de cunha 23 em contato com a superfície de placa externa 11 do material de placa 5, a relação posicionai entre a superfície chanfrada 10 do material de placa 5 e a superfície transceptora 55 da sonda 21 na direção vertical pode ser mantida mais favoravelmente, mesmo em casos onde a cunha 22 é movida ao longo da superfície chanfrada 10.

[078]Além disso, de acordo com a configuração da presente modalidade, a guia de cunha 23 pode ser formada tendo um formato amplo que se alarga em ambos os lados da cunha 22 e, dessa forma, a área superficial através da qual a superfície de placa externa 11 do material de placa 5 e a superfície de contato 51 da guia de cunha 23 entram em contato pode ser aumentada. Consequentemente, o material de placa 5 e a guia de cunha 23 podem ser colocados em contato estável entre si e, dessa forma, a cunha 22 pode ser movida ao longo da superfície chanfrada 10 de uma maneira estável.

[079]Além disso, de acordo com a configuração da presente modalidade, a superfície chanfrada 10 formada na porção de borda periférica do orifício passante 6 no material de placa 5 serve como a superfície a ser inspecionada e, dessa forma, falhas dentro do material de placa 5 sob a superfície chanfrada 10 podem ser detectadas com um alto nível de precisão.

[080]Além disso, de acordo com a configuração da presente modalidade, o material de placa 5 é formado com o uso de um material compósito e, dessa forma, falhas dentro do material de placa 5 sob a superfície chanfrada 10 podem ser detectadas com um alto nível de precisão, mesmo se for um material que tem aniso- tropia acústica.

[081]Além disso, de acordo com a configuração da presente modalidade, colocar o cilindro móvel 26 e o par de cilindros fixos 27 em contato rolante com a superfície periférica interna 13 do orifício passante 6 no material de placa 5 possibilita reduzir a resistência de contato ao se mover o dispositivo portátil para testes ultrassónicos 1 e, dessa forma, o dispositivo pode ser movido ao longo da superfície periférica interna 13 suavemente.

[082]Além disso, de acordo com a configuração da presente modalidade, mesmo se a superfície periférica interna 13 do orifício passante 6 for uma superfície curva que tem um raio de curvatura variável, o cilindro móvel 26 presente entre o par de cilindros fixos 27 se moverá na direção longitudinal de acordo com o raio de curvatura e, dessa forma, o cilindro móvel 26 e o par de cilindros fixos 27 poderão ser movidos ao longo da superfície periférica interna 13 de uma maneira favorável.

[083]Além disso, de acordo com a configuração da presente modalidade, conectar o cilindro fixo 27 ao codificador 28 possibilita associar a posição rotacional detectada pelo codificador 28 ao resultado de detecção de falhas obtido pela sonda 21 na posição rotacional. Consequentemente, o resultado de detecção de falhas da sonda 21 pode ser expandido na direção de comprimento da superfície chanfrada 10 e mapeado. Na presente modalidade, a sonda 21 é uma sonda do tipo matriz formada por uma pluralidade de elementos ultrassónicos 56 e, dessa forma, é gerado um mapa bidimensional expandido na direção de largura e na direção de comprimento da superfície chanfrada 10. Entretanto, em casos onde a sonda 21 é formada por um único elemento ultrassónico 56, é gerado um mapa linear que se estende na direção de comprimento da superfície chanfrada 10.

[084]Além disso, de acordo com a configuração da presente modalidade, a unidade de armazenamento de água 46 é formada como uma depressão em relação à superfície de detecção 45 da cunha 22. Consequentemente, a água que serve como o acoplador de propagação pode estar situada entre a superfície transceptora 55 da sonda 21 e a superfície chanfrada 10 do material de placa 5. Como resultado, nenhum vão é formado entre a cunha 22 e o material de placa 5, o que possibilita impedir que a velo-cidade sônica varie devido a tal vão. Consequentemente, uma queda na precisão da detecção de falhas devido a variações na velocidade sônica pode ser evitada.

[085]Além disso, de acordo com a configuração da presente modalidade, a superfície chanfrada 10 pode ser irradiada com ondas ultrassónicas ao longo da direção de largura da mesma com o uso da sonda do tipo matriz 21 na qual a pluralidade de elementos ultrassónicos 56 está disposta. Consequentemente, falhas dentro do material de placa 5 sob a superfície chanfrada 10 podem ser detectadas com eficiência movendo-se a cunha 22 ao longo da superfície chanfrada 10 na direção de comprimento e, dessa forma, a operação de detecção de falhas pode ser simplificada.

[086]Além disso, de acordo com a configuração da presente modalidade, em casos onde a sonda 21 emite as ondas ultrassónicas ao longo da superfície chanfrada 10 e da superfície de placa externa 11, o ângulo formado entre a superfície transceptora 55 da sonda 21 e a superfície chanfrada 10 do material de placa 5 é um ângulo diferente daquele formado entre a superfície transceptora 55 da sonda 21 e a superfície de placa externa 11 do material de placa 5. Nesse momento, a velocidade sônica Vi das ondas ultrassónicas com as quais a superfície de placa externa 11 é irradiada é uma velocidade sônica diferente da velocidade sônica V2 das ondas ultrassónicas com as quais a superfície de placa externa 11 é irradiada e que se propagam dentro do material de placa 5. De maneira similar, a velocidade sônica Vi das ondas ultrassónicas com as quais a superfície chanfrada 10 é irradiada é uma velocidade sônica diferente da velocidade sônica V2 das ondas ultrassónicas com as quais a superfície chanfrada 10 é irradiada e que se propagam dentro do material de placa 5. Consequentemente, a sonda 21 pode calcular o ângulo de incidência θcom base na fórmula (1) com o uso da velocidade sônica Vi das ondas ultrassónicas no acoplador de propagação (água), da velocidade sônica V2 das ondas ultrassónicas no material de placa 5, e do ângulo de difra- ção β,e pode emitir ondas ultrassónicas para alcançar esse ângulo de incidência 9. Desse modo, de acordo com a presente modalidade, a sonda 21 pode ser fixada le- vando-se em consideração as variações na velocidade sônica causadas pelo índice de refração entre a água e o material de placa 5 e, dessa forma, falhas no material de placa 5 sob a superfície chanfrada 10 podem ser detectadas a um alto nível de precisão.

[087]Embora a detecção de falhas seja executada pelo dispositivo portátil para testes ultrassónicos 1 tomando a superfície chanfrada 10, que tem um formato elíptico, como a superfície a ser inspecionada na presente modalidade, o formato da superfície a ser inspecionada não é particularmente limitado. A superfície chanfrada 10 pode ser formada tendo um formato circular, ou pode ser formada tendo um formato que se estende linearmente em uma direção predeterminada.

[088]Adicionalmente, embora os cilindros 26 e 27 sejam empregados como elementos que fazem contato rolante com a superfície periférica interna 13 do orifício passante 6 na presente modalidade, a invenção não se limita a essa configuração. Por exemplo, um cilindro de esfera pode ser empregado como o elemento que entra em contato rolante com a superfície periférica interna 13 do orifício passante 6. Além disso, pode-se usar um elemento que desliza sobre a superfície pe-riférica interna 13 do orifício passante 6, e, em vez dos cilindros 26 e 27, pode ser aplicado um elemento que entra em contato linear ou tem um ponto de contato com a superfície periférica interna 13.

[089]Além disso, embora a água seja empregada como o acoplador de propagação na presente modalidade, um acoplador de propagação que tem uma velocidade sônica próxima àquela do material compósito que constitui o material de placa 5 pode ser empregado em vez da água. Nesse caso, não é necessário levar em consideração as variações na velocidade sônica causadas pelo índice de refração na superfície de placa externa 11 e na superfície chanfrada 10.

[090]O dispositivo portátil para testes ultrassónicos 1 de acordo com a presente modalidade pode ser implementado como a modificação ilustrada na Figura 6. A Figura 6 é uma vista em perspectiva de um dispositivo portátil para testes ultrassónicos de acordo com a modificação. Conforme ilustrado na Figura 6, o dispositivo portátil para testes ultrassónicos 1 de acordo com a modificação inclui um detector de posição 71 e um alarme 72 em adição à configuração da presente modalidade.

[091]O detector de posição 71 é fixado à cunha 22 e mede uma posição da sonda 21. O detector de posição 71 é conectado à unidade de controle 30. Por exemplo, um acelerômetro, um girossensor (sensor de velocidade angular), ou similar é usado como o detector de posição 71, e um detector de posição 71 com dois ou três eixos geométricos pode ser usado de acordo com a posição da sonda 21 a ser medida. Ao medir a posição da sonda 21, o detector de posição 71 fornece um resultado da medição à unidade de controle 30.

[092]O alarme 72 emite um aviso no caso de a relação posicionai entre a superfície chanfrada 10 do material de placa 5 e a superfície transceptora 55 da sonda 21 ser uma relação posicionai não adequada para detecção de falhas. Aqui, uma relação posicionai onde, em relação à superfície chanfrada 10 do material de placa 5, a superfície transceptora 55 da sonda 21 é deslocada posicionalmente na direção de rotação (uma direção de giro) central a um eixo ortogonal à superfície chanfrada 10, é um exemplo de uma relação posicionai não adequada para detecção de falhas. Uma relação posicionai onde o ângulo formado entre a superfície chanfrada 10 do material de placa 5 e a superfície transceptora 55 da sonda 21 é maior que um ângulo predeterminado e é deslocado posicionalmente em uma direção de inclinação (uma direção angular) é outro exemplo de uma relação posicionai não adequada para detecção de falhas. O alarme 72 é conectado à unidade de controle 30. Por exemplo, uma lâmpada, um alto-falante, ou similar é usado para o alarme 72.

[093]Ao determinar, com base no resultado da medição do detector de posição 71, que a posição da sonda 21 está deslocada posicionalmente na direção de giro ou na direção angular, a unidade de controle 30 faz com que o alarme 72 opera e emita um aviso ao inspetor.

[094]Conforme descrito até o momento, de acordo com a configuração da modificação, em casos onde a posição da sonda 21 não é adequada para detecção de falhas, essa informação pode ser transmitida ao inspetor pelo alarme 72. Consequentemente, pode-se evitar que a detecção de falhas seja executada em uma posição não adequada para detecção de falhas, o que possibilita executar a detecção de falhas corretamente. Deve-se notar que a configuração pode ser tal que a posição da sonda 21 (ou da cunha 22) seja ajustada automática ou manualmente de acordo com o resultado da medição do detector de posição 71.

[095]Lista de sinais de referência i .1 Dispositivo portátil para testes ultrassónicos ii .5 Material de placa iii .6 Orifício passante iv .10 Superfície chanfrada v .11 Superfície de placa externa vi .12 Superfície de placa interna vii .13 Superfície periférica interna viii .20 Armação de dispositivo ix .21 Sonda x .22 Cunha xi .23 Guia de cunha xii .24 Mecanismo deslizante xiii .25 Elemento de mola xiv .26 Cilindro móvel xv .27 Cilindro fixo xvi .28 Codificador xvii .29 Cabo xviii .30 Unidade de controle xix .41 Elemento deslizante linear xx .42 Plataforma deslizante xxi .45 Superfície de detecção xxii .46 Unidade de armazenamento de água xxiii .51 Superfície de contato xxiv .55 Superfície transceptora xxv .56 Elemento ultrassônico xxvi .71 Detector de posição xxvii .72 Alarme

Claims

1. Dispositivo portátil para testes ultrassónicos para inspecionar um objeto a ser inspecionado, o objeto a ser inspecionado tendo primeira e segunda superfícies e uma superfície a ser inspecionada conectando as primeira e segunda superfícies, a superfície a ser inspecionada sendo exposta para fora, o dispositivo portátil para testes ultrassónicos configurado para irradiar a superfície a ser inspecionada com ondas ultrassónicas enquanto se move ao longo da superfície a ser inspecionada, de modo a detectar falhas no objeto a ser inspecionado, o dispositivo CARACTERIZADO pelo fato de compreender: uma armação de dispositivo; uma sonda configurada para irradiar a superfície a ser inspecionada com ondas ultrassónicas e receber ondas ultrassónicas refletidas, em que a superfície a ser inspecionada é uma superfície chanfrada formada pela chanfragem de uma borda, onde a primeira superfície e a segunda superfície ortogonal à dita primeira superfície se cruzam, e a superfície a ser inspecionada é disposta para formar um ângulo predeterminado em relação à primeira superfície; uma cunha à qual a sonda é fixada e na qual tem uma superfície de detecção configurada para entrar em contato com a superfície a ser inspecionada; uma guia de cunha móvel, no que diz respeito à armação de dispositivo, em uma direção deslizante ao longo da cunha e tendo uma primeira superfície de contato configurada para entrar em contato com a primeira superfície, em que a direção deslizante é uma direção longitudinal na qual a cunha e a superfície a ser inspecionada se movem se aproximando ou se afastando uma da outra; um mecanismo deslizante configurado para mover a guia de cunha na direção deslizante e onde a superfície de detecção é disposta para formar o ângulo predeterminado em relação à primeira superfície de contato; um elemento impulsor que impulsiona a superfície de detecção da cunha de modo que a superfície de detecção da cunha e a superfície a ser inspecionada se aproximem uma da outra na direção deslizante; e um elemento de guia que é fornecido na armação de dispositivo e que inclui um elemento de contato rolante, o elemento de guia tendo uma segunda superfície de contato configurada para entrar em contato com a segunda superfície, o elemento de guia configurado para fazer contato rolante com a dita segunda superfície, e o elemento de guia impulsionado em direção à dita segunda superfície com relação à direção deslizante.

2. Dispositivo portátil para testes ultrassónicos, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a guia de cunha é fornecida estendendo-se em ambos os lados da cunha em uma direção ortogonal à direção deslizante dentro da primeira superfície de contato.

3. Dispositivo portátil para testes ultrassónicos, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o objeto a ser inspecionado é um material de placa no qual um orifício passante é formado; a primeira superfície é uma superfície de placa do material de placa; a segunda superfície é uma superfície periférica interna do orifício passante; e a superfície a ser inspecionada é a superfície chanfrada formada pela chanfragem de uma borda periférica do orifício passante.

4. Dispositivo portátil para testes ultrassónicos, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o objeto a ser inspecionado é um material compósito.

5. Dispositivo portátil para testes ultrassónicos, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento de contato rolante inclui: um cilindro móvel fornecido na armação de dispositivo, o cilindro móvel incluindo um eixo de rotação que se move na mesma direção que a direção desli- zante; e um par de cilindros fixos fornecidos na armação de dispositivo de modo a estarem situados em ambos os lados do eixo de rotação do cilindro móvel em uma direção radial, os cilindros fixos incluindo eixos de rotação fixos.

6. Dispositivo portátil para testes ultrassónicos, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de compreender ainda um detector de posição rotacional que é conectado ao elemento de contato rolante e que é capaz de detectar uma posição rotacional do elemento de contato rolante.

7. Dispositivo portátil para testes ultrassónicos, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo compreende ainda uma unidade de armazenamento de meio que é formada como uma depressão em relação à superfície de detecção da cunha e que contém um acoplador de propagação a ser disposto entre a sonda e a superfície a ser inspecionada.

8. Dispositivo portátil para testes ultrassónicos, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a sonda é uma sonda do tipo matriz na qual elementos ultrassónicos que transmitem e recebem ondas ultrassónicas são dispostos em uma direção que conecta a primeira superfície à segunda superfície.

9. Dispositivo portátil para testes ultrassónicos, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que a sonda emite as ondas ultrassónicas através da superfície a ser inspecionada e da primeira superfície, e irradia a superfície a ser inspecionada com as ondas ultrassónicas de modo a alcançar um ângulo de incidência calculado com base em uma velocidade sônica das ondas ultrassónicas com as quais a superfície a ser inspecionada é irradiada, em uma velocidade sônica das ondas ultrassónicas irradiadas que se propagam no interior do objeto a ser inspecionado, e em um ângulo de difração na superfície a ser inspecionada.

10. Dispositivo portátil para testes ultrassónicos, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de compreender ainda um detector de posição que mede uma posição da sonda; e um alarme que, com base em um resultado de medição do detector de posição, produz uma notificação de que a posição da sonda em relação à superfície a ser inspecionada do objeto a ser inspecionado não é adequada para detecção de falhas.

11. Método para testes ultrassónicos que detecta falhas no objeto a ser inspecionado que tem a superfície a ser inspecionada, com o uso de um dispositivo para testes ultrassónicos conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10, em que o método é CARACTERIZADO pelo fato de compreender: uma etapa de contato para colocar a segunda superfície de contato do elemento de guia em contato com a segunda superfície do objeto a ser inspecionado, colocar a cunha em contato com a superfície a ser inspecionada do objeto a ser inspecionado, e aplicar uma força de impulso à cunha com o uso do elemento de impulso; e uma etapa de movimento para mover a cunha ao longo da superfície a ser inspecionada enquanto a cunha e o elemento de guia estão em contato com o objeto a ser inspecionado.