BR112017025842B1

BR112017025842B1 - aparelho e método de avaliação de características de superfície

Info

Publication number: BR112017025842B1
Application number: BR112017025842-0A
Authority: BR
Inventors: Yoshiyasu Makino
Original assignee: Sintokogio, Ltd.
Priority date: 2015-06-25
Filing date: 2016-06-07
Publication date: 2021-06-08
Also published as: EP3299805A4; WO2016208382A1; JP6647683B2; JPWO2016208382A1; US10768144B2; TW201706581A; MX2017016334A; CN107709982B; TWI691710B; BR112017025842A2; KR20180018814A; US20180188209A1; KR102504193B1; CN107709982A; EP3299805A1

Abstract

APARELHO E MÉTODO DE AVALIAÇÃO DE CARACTERÍSTICAS DE SUPERFÍCIE. SÃO PROVIDOS UM APARELHO DE AVALIAÇÃO DE CARACTERÍSTICA DE SUPERFÍCIE E UM MÉTODO DE AVALIAÇÃO DE CARACTERÍSTICA DE SUPERFÍCIE QUE AVALIAM A TENSÃO RESIDUAL DE UM MATERIAL DE AÇO SUBMETIDO A UM PROCESSO DE MODIFICAÇÃO DE SUPERFÍCIE, LEVANDO-SE EM CONSIDERAÇÃO A DIREÇÃO DE PROFUNDIDADE. ESTE APARELHO DE AVALIAÇÃO DE CARACTERÍSTICA DE SUPERFÍCIE ESTÁ PROVIDO COM UM OSCILADOR, UM DETECTOR E UM INSTRUMENTO DE MEDIÇÃO. O MATERIAL DE AÇO É FIXADO EM CONTATO COM OU EM PROXIMIDADE A UMA BOBINA INCLUÍDA NO DETECTOR. UMA CORRENTE ALTERNADA É APLICADA DO OSCILADOR PARA A BOBINA, E UMA COMPUTAÇÃO É REALIZADA COM BASE EM UM SINAL REPRESENTANDO UMA CARACTERÍSTICA ELÉTRICA ATRAVÉS DA BOBINA. ESTA OPERAÇÃO É REALIZADA REPETITIVAMENTE ENQUANTO A FREQUÊNCIA DA CORRENTE ALTERNADA VARIA CONTINUAMENTE PARA AVALIAR A TENSÃO RESIDUAL DO MATERIAL DE AÇO. A BOBINA POSSUI UMA FREQUÊNCIA AUTO-RESSONANTE SUPERIOR ÀS FREQUÊNCIAS OPERACIONAIS.

Description

Campo Técnico

[0001] A presente invenção refere-se a um equipamento que avalia uma tensão residual em um material de aço submetido a um tratamento de modificação de superfície e a um método de avaliação do grau do tratamento de modificação de superfície.

Fundamento da invenção

[0002] Os tratamentos de modificação de superfície amplamente conhecidos para um material de aço incluem vários tratamentos de calor (cementação, tratamento térmico de nitretação e endurecimento por indução, por exemplo) e um tratamento de jateamento por granalha. O tratamento de modificação de superfície confere uma tensão residual na proximidade da superfície do material de aço para aprimorar a resistência à fadiga do material de aço. As condições do tratamento de modificação de superfície são determinadas de modo a atingir uma tensão residual desejada dependendo do uso do material de aço. Para avaliar com precisão se o tratamento de modificação de superfície foi realizado de forma apropriada ou não, a distribuição da tensão residual na direção de profundidade desde a superfície do material de aço precisa ser considerada.

[0003] Um método de medir a resistência à fadiga de um material de aço está divulgado na Literatura de Patente 1. Na Literatura de Patente 1, a profundidade na qual a tensão residual compressiva em um material de aço submetido a jateamento por granalha como o tratamento de modificação de superfície alcança o valor de pico é avaliada. No entanto, de acordo com o método de avaliação divulgado na Literatura de Patente 1, a condição de medição precisa ser fixada para cada alvo de medição ou cada condição do tratamento de modificação de superfície é alterada. Portanto, devido à diferença individual entre os materiais ou outras variações, a avaliação não pode ser realizada com alta precisão.

[0004] Outro método de medir a resistência à fadiga de um material de aço está divulgado na Literatura de Patente 2. Na Literatura de Patente 2, a distribuição da tensão residual compressiva no material de aço é calculada medindo sucessivamente o valor da tensão de saída da bobina de detecção enquanto se altera sucessivamente a profundidade de permeação (permeabilidade magnética) do fluxo magnético na superfície do material de aço alterando sucessivamente a frequência da corrente excitante passada pela bobina excitante que encosta no material de aço. No entanto, o valor do valor de saída da bobina de detecção inclui o componente de tensão devido à variação da permeabilidade magnética e o componente de tensão devido à impedância da própria bobina de detecção. Por conseguinte, se as características da impedância da própria bobina de detecção variam devido a variações do ambiente (temperatura, ruído, etc.), a confiança no valor de medição diminui. Além disso, a bobina excitante deste equipamento de medição precisa ser concebida levando-se em consideração o fenômeno (efeito de lançamento) onde o sinal detectado varia com a distância do material de aço. No entanto, a divulgação não faz menção a este fenômeno. Portanto, o equipamento de medição divulgado na Literatura de Patente 2 não pode avaliar com exatidão a tensão residual compressiva no material de aço. Lista de Citação Literatura de Patente Literatura de Patente 1 Patente Japonesa Publicada No. 07-092140 Literatura de Patente 2 Patente Japonesa Publicada No. 05-203503

Sumário da Invenção Problema Técnico

[0005] Em vista das circunstâncias descritas acima, a presente invenção provê um aparelho de avaliação de características de superfície capaz de avaliar com precisão uma tensão residual em um material de aço submetido a um tratamento de modificação de superfície levando-se em consideração a distribuição da tensão residual na direção de profundidade, e um método de avaliação de características de superfície usando o aparelho de avaliação de características de superfície.

Solução do Problema

[0006] Um aspecto da presente invenção é um aparelho de avaliação de características de superfície que avalia uma distribuição de uma tensão residual em um material de aço submetido a um tratamento de modificação de superfície. O aparelho de avaliação de características de superfície inclui um oscilador, um detector conectado ao oscilador, e um instrumento de medição conectado a um circuito de alteração de frequência e o detector. O oscilador inclui uma fonte de alimentação CA e o circuito de alteração de frequência, o qual é capaz de alterar uma frequência de uma saída de corrente alternada proveniente da fonte de alimentação CA. O detector pode ser colocado para encostar ou ficar próximo a um objeto. O detector inclui uma bobina capaz de induzir um campo magnético alternado quando a corrente alternada é aplicada pela fonte de alimentação CA. O instrumento de medição está configurado para realizar uma computação para cada uma de uma pluralidade de frequências fixada pelo circuito de alteração de frequência com base em um sinal indicando uma característica elétrica da corrente alternada fluindo pela bobina na pluralidade de frequências. A bobina tem uma frequência auto- ressonante igual ou superior a uma banda de frequência da corrente alternada fixada pelo circuito de alteração de frequência.

[0007] Um método de avaliação de características de superfície que avalia uma distribuição de uma tensão residual em um material de aço submetido a um tratamento de modificação de superfície usando o aparelho de avaliação de características de superfície inclui as seguintes etapas (1) a (5). As etapas podem ser realizadas separadamente, ou duas ou mais das etapas podem ser realizadas ao mesmo tempo.

[0008] (1) Uma etapa de posicionamento de objeto que posiciona o objeto de uma tal maneira que o campo magnético alternado permeia todo o objeto.

[0009] (2) Uma etapa de geração de corrente de Foucault que gera uma corrente de Foucault no objeto. Esta etapa é atingida ativando a fonte de alimentação CA e permitindo que o campo magnético alternado permeie o objeto.

[00010] (3) Uma etapa de alteração de frequência que altera sucessivamente a frequência da corrente alternada. Esta etapa é atingida pelo circuito de alteração de frequência enquanto o estado atingido na etapa (2) descrita acima é mantido.

[00011] (4) Uma etapa de detecção que detecta o sinal indicando a característica elétrica da corrente fluindo pela bobina. Esta etapa é realizada para cada uma das frequências na etapa de alteração de frequência (3) descrita acima.

[00012] (5) Uma etapa de avaliação que avalia a tensão residual no objeto realizando uma computação com base no sinal detectado. Esta etapa é realizada para cada frequência na qual ocorre detecção na etapa de detecção (4) descrita acima.

[00013] Quando é aplicada uma corrente alternada à bobina, um campo magnético alternado é induzido ao redor da bobina. Quando o campo magnético alternado (fluxo magnético) permeia todo o objeto, uma corrente de Foucault é gerada no objeto. A corrente de Foucault induz um campo magnético oposto contra o campo magnético alternado. A magnitude do fluxo magnético total do campo magnético oposto e do campo magnético alternado varia com a magnitude da tensão residual, a qual indica o grau do tratamento de modificação de superfície. Ou seja, os sinais indicando as características elétricas da bobina através da qual a corrente alternada está fluindo (o sinal indicando a diferença de potencial entre as extremidades opostas da bobina e o sinal indicando o valor da corrente fluindo pela bobina) variam com a magnitude da tensão residual. Assim, o grau do tratamento de modificação de superfície para o objeto pode ser avaliado mediante avaliação das características elétricas da corrente alternada fluindo pela bobina. Além disso, a profundidade de permeação do campo magnético alternado pode ser alterada mediante alteração da frequência da corrente alternada. Assim, alterando a frequência da corrente alternada e avaliando as características elétricas da corrente alternada fluindo pela bobina em diferentes frequências, a tensão residual no objeto pode ser avaliada considerando a distribuição na direção de profundidade.

[00014] Quando a tensão residual no objeto é avaliada considerando a distribuição na direção de profundidade, a diferença de potencial entre as extremidades opostas da bobina e a corrente fluindo pela bobina precisa ser detectada com precisão no que diz respeito à profundidade para avaliação. Se a frequência auto-ressonante da bobina é igual ou superior à banda de frequência fixada pelo circuito de alteração de frequência, como no que diz respeito à presente invenção, a diferença de potencial entre as extremidades opostas da bobina e a corrente fluindo pela bobina pode ser detectada com precisão na faixa para avaliação.

[00015] De acordo com uma modalidade, a banda de frequência fixada pelo circuito de alteração de frequência pode ser fixada para estender-se dentro de uma faixa de 0,5 x 103Hz a 20 x 106Hz. Se um tratamento de calor (tais como cementação, tratamento térmico de nitretação ou endurecimento por indução) ou um tratamento de jateamento por granalha for selecionado como o tratamento de modificação de superfície, a profundidade (camada afetada) até a qual a superfície do objeto é modificada pelo tratamento geralmente se estende de 10μm a 1000μm. Se a banda de frequência está fixada para estender-se dentro da faixa descrita acima, a distribuição da tensão residual na proximidade da superfície do objeto pode ser avaliada com precisão.

[00016] De acordo com uma modalidade, a bobina pode ser formada enrolando um fio formado por uma pluralidade de condutores agrupados. Com esta configuração, a banda de frequência ressonante da bobina pode ser elevada ainda mais. Além disso, é pouco provável que a avaliação seja afetada pelo meio ambiente, e, por conseguinte, a precisão de avaliação é aprimorada.

[00017] De acordo com uma modalidade, a bobina pode estar configurada para ser capaz de circundar uma superfície lateral do objeto. As variações na direção perpendicular para a direção de profundidade do objeto devido ao seu material podem ser reduzidas, e, por conseguinte, a precisão de avaliação pode ser aprimorada. Além disso, a totalidade da superfície a ser avaliada, ou seja, a totalidade da superfície submetida ao tratamento de modificação de superfície pode ser avaliada em uma medição, de modo que o tempo exigido para avaliação pode ser reduzido.

[00018] De acordo com uma modalidade, o instrumento de medição pode incluir um circuito de conversão I/V que mede a corrente fluindo pela bobina. Um método de avaliação de características de superfície que avalia a distribuição de uma tensão residual em um material de aço submetido a um tratamento de modificação de superfície usando este aparelho de avaliação de características de superfície pode incluir as seguintes etapas (1) a (5). As etapas podem ser realizadas separadamente, ou duas ou mais das etapas podem ser realizadas ao mesmo tempo.

[00019] (1) Uma etapa de posicionamento de objeto que posiciona o objeto de uma tal maneira que o campo magnético alternado permeia todo o objeto.

[00020] (2) Uma etapa de geração de corrente de Foucault que gera uma corrente de Foucault no objeto. Esta etapa é atingida ativando a fonte de alimentação CA e permitindo que o campo magnético alternado permeie o objeto.

[00021] (3) Uma etapa de alteração de frequência que altera sucessivamente a frequência da corrente alternada. Esta etapa é atingida pelo circuito de alteração de frequência enquanto o estado atingido pelo circuito de alteração de frequência na etapa (2) descrita acima é mantido.

[00022] (4) Uma etapa de detecção que detecta um sinal indicando uma diferença de potencial entre extremidades opostas da bobina e um sinal indicando o valor da corrente fluindo pela bobina. O sinal indicando a corrente fluindo pela bobina é detectado pelo circuito de conversão I/V. A detecção é realizada para cada uma da pluralidade de frequências na etapa de alteração de frequência (3) descrita acima.

[00023] (5) Uma etapa de avaliação que avalia a tensão residual no objeto realizando uma computação com base em uma impedância da bobina. A impedância é calculada com base no sinal indicando a diferença de potencial e no sinal indicando o valor da corrente detectada na etapa (4). O cálculo da impedância é realizado para cada uma da pluralidade de frequências detectadas na etapa de detecção (4) descrita acima.

[00024] Nesta etapa, um sinal correspondente à impedância da bobina pode ser extraído para cada uma da pluralidade de profundidades no objeto. Assim, o sinal de impedância e a razão S/N (S: tensão de avaliação, N: ruído que não é proveniente da tensão de avaliação) pode ser aumentado, de modo que a precisão de avaliação é aprimorada.

[00025] De acordo com uma modalidade, a computação pode ser realizada como a seguir.

[00026] (1) Para o material de aço ainda a ser submetido ao tratamento de modificação de superfície (objeto ainda a ser tratado) como o objeto, o sinal indicando a diferença de potencial entre as extremidades opostas da bobina e o sinal indicando o valor da corrente fluindo pela bobina são detectados antecipadamente pelo instrumento de medição. Com base no resultado de detecção, uma impedância Z0 é calculada. O cálculo da impedância Z0 é realizado para cada frequência.

[00027] (2) Para o material de aço submetido ao tratamento de modificação de superfície (objeto com superfície modificada) como o objeto, o sinal indicando a diferença de potencial entre as extremidades opostas da bobina e o sinal indicando o valor da corrente fluindo pela bobina são detectados pelo instrumento de medição. Com base no resultado de detecção, uma impedância Z1 é calculada. O cálculo da impedância Z1 é realizado para cada frequência.

[00028] (3) A partir das impedâncias calculadas Z0 e Z1, a razão delas (Z1/Z0 ou Z0/Z1) é computada.

[00029] Se a razão da impedância para o objeto com superfície modificada em relação à impedância para o objeto ainda a ser tratado é usada para avaliação da tensão residual, o desvio de tensão devido a variações da temperatura ambiente e umidade pode ser reduzido. Além disso, variações das características eletromagnéticas causadas pelo tratamento de modificação de superfície podem ser extraídas de modo seletivo. Assim, a precisão de avaliação pode ser aprimorada.

[00030] De acordo com uma modalidade, o instrumento de medição pode incluir ainda um circuito de detecção de fase que mede uma diferença de fase entre a tensão CA (tensão de corrente alternada) aplicada pela fonte de alimentação CA e a corrente fluindo pela bobina. Um método de avaliação de características de superfície que avalia uma distribuição de uma tensão residual em um objeto usando este aparelho de avaliação de características de superfície pode incluir as seguintes etapas (1) a (5). As etapas podem ser realizadas separadamente, ou duas ou mais das etapas podem ser realizadas ao mesmo tempo.

[00031] (1) Uma etapa de posicionamento de objeto que posiciona o objeto de uma tal maneira que o campo magnético alternado permeia todo o objeto.

[00032] (2) Uma etapa de geração de corrente de Foucault que gera uma corrente de Foucault no objeto. Esta etapa é atingida ativando a fonte de alimentação CA e permitindo que o campo magnético alternado permeie o objeto.

[00033] (3) Uma etapa de alteração de frequência que altera sucessivamente a frequência da corrente alternada. Esta etapa é atingida pelo circuito de alteração de frequência enquanto o estado atingido na etapa (2) descrita acima é mantido.

[00034] (4) Uma etapa de detecção de diferença de fase que detecta um sinal indicando uma diferença de potencial entre extremidades opostas da bobina e um sinal indicando o valor da corrente fluindo pela bobina e que detecta um sinal indicando a diferença de fase entre a tensão CA aplicada pela fonte de alimentação CA e a corrente fluindo pela bobina. Estas detecções são realizadas para cada uma das frequências na etapa de alteração de frequência (3) descrita acima.

[00035] (5) Uma etapa de cálculo de uma reatância indutiva e de avaliação das características de superfície do objeto com base na reatância indutiva. A reatância indutiva é calculada com base na impedância da bobina e na diferença de fase calculada com base no sinal indicando a diferença de potencial e no sinal indicando o valor da corrente detectada na etapa (4). O cálculo da reatância indutiva e a computação são realizados para cada uma das frequências detectadas na etapa de detecção de diferença de fase (4) descrita acima.

[00036] Uma vez que a reatância indutiva, a qual é o componente de eixo Y da impedância (parte imaginária da impedância complexa), é calculada, e a avaliação é feita com base na reatância indutiva, a permeabilidade magnética do objeto pode ser avaliada de modo seletivo. Em consequência, a precisão de avaliação é aprimorada.

[00037] De acordo com uma modalidade, o instrumento de medição pode transmitir um sinal à fonte de alimentação CA para alterar sucessivamente a frequência da tensão CA aplicada pela fonte de alimentação CA. A avaliação do objeto pode ser realizada automaticamente.

Efeito Vantajoso da Invenção

[00038] De acordo com o aspecto e as modalidades, podem ser fornecidos um aparelho de avaliação de características de superfície e um método de avaliação de características de superfície que podem avaliar com precisão a tensão residual em um objeto submetido a um tratamento de modificação de superfície considerando a distribuição do mesmo na direção de profundidade. Assim, o grau do tratamento de modificação de superfície realizado no material de aço pode ser avaliado com precisão considerando a distribuição do mesmo na direção de profundidade.

Breve Descrição dos Desenhos

[00039] A figura 1 é um diagrama de circuito para ilustração de uma modalidade da presente invenção.

[00040] A figura 2 é um diagrama esquemático para ilustração de um campo magnético alternado (fluxo magnético) induzido ao redor de uma bobina na modalidade da presente invenção.

[00041] A figura 3 é um fluxograma para ilustração de um método de avaliação de características de superfície de acordo com a modalidade da presente invenção.

[00042] A figura 4 são gráficos para ilustração de exemplos na modalidade da presente invenção.

[00043] A figura 5 é um diagrama de circuito para ilustração de outra modalidade (modificação 1) da presente invenção.

[00044] A figura 6 é um diagrama de circuito para ilustração de outra modalidade (modificação 2) da presente invenção.

Descrição de Modalidades

[00045] Uma modalidade da presente invenção será descrita fazendo-se referência aos desenhos. Na descrição a seguir, as direções para cima, para baixo, para a esquerda e para a direita indicam as direções respectivas nos desenhos, a menos que do contrário especificado.

[00046] Um aparelho de avaliação de características de superfície 1 de acordo com esta modalidade inclui um oscilador 10, um detector 20 e um instrumento de medição 30.

[00047] O oscilador 10 inclui uma fonte de alimentação CA 11 e um circuito de alteração de frequência 12. O circuito de alteração de frequência 12 está conectado à fonte de alimentação CA 11 e pode alterar a frequência da saída de corrente alternada proveniente da fonte de alimentação CA 11.

[00048] O detector 20 inclui uma bobina 21. A bobina 21 está conectada à fonte de alimentação CA 11 em uma extremidade (ponto A) da mesma e é alimentada com uma saída de corrente alternada proveniente da fonte de alimentação CA 11 (fonte de alimentação de corrente alternada). O símbolo de diagrama de circuito na caixa de linha tracejada que circunda a bobina 21 na figura 1 representa um circuito equivalente eletricamente da bobina 21, e a bobina 21 será descrita em detalhes posteriormente.

[00049] O instrumento de medição 30 inclui um circuito de amplificação 31, um circuito de valor absoluto 32, um filtro de baixa passagem (FBP) 33, um circuito de conversão I/V 34 (circuito de conversão de corrente para tensão), um circuito de valor absoluto 35, um FBP 36, meio de controle 37, e uma unidade de exibição 38. Além disso, o instrumento de medição 30 inclui meios de armazenagem no meio de controle 37 ou em uma seção não mostrada. Mais especificamente, o meio de controle 37 pode estar constituído, por exemplo, por um microprocessador, um circuito de interface, uma memória e um programa que permite a operação destes componentes (todos eles não estão mostrados no desenho).

[00050] O circuito de amplificação 31 está conectado a pontos A e B, os quais são extremidades opostas da bobina 21. Um sinal indicando a diferença de potencial entre os pontos A e B é aplicado ao circuito de amplificação 31 e amplificado. O sinal amplificado é retificado por onda completa pelo circuito de valor absoluto 32, e o sinal resultante é convertido em uma corrente direta pelo FBP 33. O sinal convertido é aplicado ao meio de controle 37.

[00051] O circuito de conversão I/V 34 está conectado à outra extremidade (ponto B) da bobina 21. Um sinal indicando o valor de uma corrente fluindo pela bobina 21 é aplicado ao circuito de conversão I/V 34 e convertido em um sinal indicando uma diferença de potencial. O sinal é retificado por onda completa pelo circuito de valor absoluto 35, e o sinal resultante é convertido em uma corrente direta pelo FBP 36. O sinal convertido é aplicado ao meio de controle 37.

[00052] O meio de controle 37 está conectado ao circuito de alteração de frequência 12 e aos FBPs 33 e 36 e recebe um sinal indicando a frequência da corrente alternada aplicada à bobina 21 e os sinais que passaram através dos FBPs 33 e 36 na frequência. Com base nestes sinais de entrada, o meio de controle 37 realiza uma computação e avalia as características de superfície de um objeto com base no resultado de computação. A frequência da corrente alternada pode ser alterada manualmente, ou alterada automaticamente se o meio de controle 37 possui uma função de transmissão de um sinal para o circuito de alteração de frequência 12 a fim de alterar sucessivamente a frequência. Esta modalidade é o último caso.

[00053] A unidade de exibição 38 exibe o resultado da avaliação pelo meio de controle 37 ou uma advertência sobre o resultado de avaliação.

[00054] A seguir, a bobina 21 será descrita. A bobina 21 é formada por um fio condutivo enrolado cilindricamente. O fio pode ser formado por um único condutor ou por uma pluralidade de condutores finos agrupados para formar um único fio. No último caso, a pluralidade de condutores finos pode ser torcida ou trançada junta para formar o fio. Alternativamente, a pluralidade de condutores finos pode ser trançada junta, e os condutores trançados podem ser ainda torcidos para formar o fio. Usando a pluralidade de condutores finos agrupados como o fio para a bobina 21, a frequência ressonante da bobina 21 pode ser elevada.

[00055] A bobina 21 pode ter um núcleo cilíndrico oco em torno do qual o fio é enrolado (uma bobina com núcleo fluxado). No entanto, nesta modalidade, a bobina 21 não possui núcleo (uma bobina com núcleo de ar).

[00056] A bobina 21 de acordo com esta modalidade é fabricada como a seguir. Primeiro, um fio formado por diversas centenas de fios de cobre esmaltados trançados e torcidos juntos é enrolado ao redor de um cilindro feito de resina. O fio enrolado é então aderido com uma resina epóxi, e o cilindro é removido para completar a bobina 21.

[00057] Em um processo de fabricação alternativo da bobina 21, é usado, por exemplo, um fio revestido com uma resina termoendurecível, Depois do fio ser enrolado, o fio é aquecido por ar quente, em um forno de secagem ou por outro meio e, desse modo, fixado no formato da bobina. Qualquer processo de fabricação pode ser usado, desde que o fio possa manter o formato da bobina.

[00058] Quando um campo magnético alternado induzido pela corrente alternada aplicada à bobina 21 permeia todo o objeto, uma corrente de Foucault ocorre no objeto. A corrente de Foucault induz um campo magnético oposto contra o campo magnético alternado, de modo que a profundidade de permeação do campo magnético alternado varia. A magnitude do fluxo magnético total do campo magnético oposto e o campo magnético alternado varia com a magnitude de uma tensão residual, o que indica o grau de um tratamento de modificação de superfície. Assim, o grau do tratamento de modificação de superfície pode ser avaliado mediante avaliação das características elétricas da corrente fluindo pela bobina 21. A fim de avaliar com precisão as características de superfície do objeto, é necessário detectar com precisão o campo magnético oposto. Com este fim, nesta modalidade, o número de enrolamentos do fio da bobina 21 é determinado de modo que a frequência ressonante seja igual ou superior a uma banda de frequência operacional. A profundidade (camada afetada) a qual a superfície do objeto é modificada pelo tratamento de modificação de superfície geralmente estende- se de 10μm a 1000μm. Neste caso, a banda de frequência operacional pode ser fixada para estender-se de 0,5 x 103Hz a 20 x 106Hz, e a frequência auto- ressonante da bobina 21 pode ser fixada para ser igual a ou maior que 10MHz (preferencialmente, 1,5 ou mais vezes superior que a banda de frequência operacional fixada pelo circuito de alteração de frequência 12). Quando um tratamento de jateamento por granalha é selecionado como o tratamento de modificação de superfície, a camada afetada é geralmente de 10μm a 300μm de espessura, e assim, a banda de frequência operacional pode ser fixada para estender-se de 1 x 103Hz a 20 x 106Hz, e a frequência ressonante da bobina 21 pode ser fixada para ser igual ou superior que 10MHz (preferencialmente, 1,5 ou mais vezes superior à banda de frequência operacional fixada pelo circuito de alteração de frequência 12).

[00059] O formato do detector 20 não está particularmente limitado, desde que a bobina 21 possa estar localizada suficientemente próxima ao objeto para permitir que o campo magnético alternado induzido ao redor da bobina 21 permeie o objeto. O detector 20 de acordo com esta modalidade possui um formato cilíndrico, de modo que o objeto pode ser inserido e colocado na parte central dele. Em outras palavras, o objeto pode ser inserido e colocado na parte central da bobina, e, assim, a bobina 21 pode circundar a superfície lateral do objeto. Com esta configuração, as variações na direção perpendicular à direção de profundidade do objeto devido ao material deste podem ser reduzidas, e, por conseguinte, a precisão de avaliação pode ser aprimorada. Além disso, a corrente de Foucault pode ser levada a fluir através de toda a superfície lateral do objeto, ou seja, a superfície a ser avaliada, e, por conseguinte, de toda a superfície a ser avaliada em uma medição.

[00060] A seguir, um método que avalia as características de superfície do objeto usando o aparelho de avaliação de características de superfície 1 de acordo com esta modalidade será descrito. A seguir, será descrito um caso onde o tratamento de jateamento por granalha (doravante referido como tratamento JG) é selecionado como o tratamento de modificação de superfície, e uma tensão residual compressiva em um material de aço submetido ao tratamento JG é avaliada como o grau do tratamento de modificação de superfície.

S01: Etapa de Preparação

[00061] Um objeto não é submetido a um tratamento de modificação de superfície (um objeto ainda a ser tratado) é preparado. Nesta modalidade, um pedaço de aço cromo-molibdênio (SCM420H definido em JIS G4053) com um diâmetro de 40mm e um comprimento de 30mm carburado é preparado.

[00062] S02: Etapa de Medição (para o objeto ainda a ser tratado)

[00063] Em uma primeira etapa de posicionamento de objeto, o objeto ainda a ser tratado é colocado no detector 20. Nesta modalidade, o objeto ainda a ser tratado é colocado dentro da bobina 21 no centro da seção cruzada circular da bobina 21 de tal maneira que todo o objeto ainda a ser tratado fica dentro da bobina 21.

[00064] Depois, em uma primeira etapa de geração de corrente de Foucault, o meio de controle 37 fornece um sinal para controlar a frequência da saída de corrente alternada da fonte de alimentação CA 11 para o circuito de alteração de frequência 12, e a fonte de alimentação CA 11 é ativada. Logo após ativação da fonte de alimentação CA 11, um campo magnético alternado é induzido ao redor da bobina 21 (ver figura 2). Uma vez que o objeto ainda a ser tratado é colocado dentro da bobina 21, o campo magnético alternado permeia todo o objeto ainda a ser tratado. O campo magnético permeante alternado provoca uma corrente de Foucault na superfície do objeto, de modo que sinais indicando as características elétricas da bobina através da qual a corrente alternada está fluindo (o sinal indicando a diferença de potencial através da bobina (entre os pontos A e B) e o sinal indicando o valor da corrente ter passado pela bobina) variam. A partir destes sinais, o meio de controle 37 calcula uma impedância Z0 na frequência.

[00065] A profundidade a qual o campo magnético alternado permeia todo o objeto ainda a ser tratado depende da frequência da corrente alternada. Em vista disto, em uma primeira etapa de alteração de frequência, o meio de controle 37 altera a frequência da saída de corrente alternada proveniente da fonte de alimentação CA 11. Em uma primeira etapa de detecção, ao alterar a frequência da corrente alternada, os sinais indicando as características elétricas da corrente alternada em diferentes frequências são detectados, e a impedância Z0 da bobina 21 é computada a partir destes sinais e armazenada no meio de armazenagem.

503: Etapa de Tratamento de Modificação de Superfície

[00066] O objeto ainda a ser tratado é removido do detector 20, e depois o tratamento de modificação de superfície é realizado no objeto. 504: Etapa de Medição (para o objeto com superfície modificada)

[00067] Em uma segunda etapa de posicionamento de objeto, a peça de material de aço (objeto com superfície modificada) obtida realizando o tratamento de modificação de superfície no objeto ainda a ser tratado é colocada no detector 20, e uma segunda etapa de geração de corrente de Foucault, uma segunda etapa de alteração de frequência e uma segunda etapa de detecção semelhante à primeira etapa de geração de corrente de Foucault, a primeira etapa de alteração de frequência e a primeira etapa de detecção realizada na etapa S02, respectivamente, são realizadas. Uma impedância Z1 da bobina 21 em diferentes frequências para o objeto com superfície modificada é computada. As frequências usadas na segunda etapa de alteração de frequência são as mesmas que aquelas usadas na etapa S02.

505: Etapa de Determinação (Etapa de Avaliação)

[00068] O meio de controle 37 computa a razão (Z1/Z0) da impedância Z1 (para o objeto com superfície modificada) computada na etapa S04 em relação à impedância Z0 (para o objeto ainda a ser tratado) computada na etapa S02 para cada uma das diferentes frequências. Mediante o uso da razão de impedância para avaliação das características de superfície, o desvio de tensão devido a variações do ambiente de medição (temperatura, umidade, etc.) pode ser reduzido. Além disso, uma vez que as variações das características eletromagnéticas do objeto provocadas pelo tratamento de modificação de superfície podem ser seletivamente extraídas, a precisão da avaliação das características de superfície é aprimorada.

[00069] Além disso, uma vez que a frequência corresponde à profundidade desde a superfície do objeto, esta computação também provê uma distribuição do grau do tratamento de modificação de superfície (tensão residual compressiva) na direção de profundidade desde a superfície do objeto.

[00070] O meio de controle 37 compara esta distribuição com um limiar armazenado antecipadamente no meio de armazenagem para determinar a qualidade do tratamento de modificação de superfície.

[00071] S06: Etapa de Saída

[00072] O resultado da determinação de qualidade do tratamento de modificação de superfície é mostrado na unidade de exibição 38. A unidade de exibição 38 pode simplesmente exibir o resultado de determinação ou pode ainda emitir um alarme quando é determinado que a qualidade do tratamento de modificação de superfície é ruim. Alternativamente, a unidade de exibição 38 pode exibir um gráfico mostrando a razão de razão de impedância no eixo vertical e frequência (ou profundidade desde a superfície do objeto) no eixo horizontal. No último caso, a profundidade desde a superfície do objeto também pode ser calculada. A relação entre a frequência e a profundidade desde a superfície do material de aço pode ser calculada a partir da curva de calibração mostrando uma relação entre a frequência e a profundidade desde a superfície do material de aço, que é criada de acordo com a seguinte fórmula 1. Na formula 1, o coeficiente de correção k é um valor que varia com o formato do objeto, (o volume do objeto, por exemplo), as propriedades do objeto (tenha ou não ocorrido um tratamento de calor no objeto antecipadamente, por exemplo), ou as condições do tratamento JG (o diâmetro ou dureza do jateamento de partículas ou a duração de injeção ou pressão de injeção das partículas, por exemplo), por exemplo. O coeficiente de correção k é calculado experimentalmente antecipadamente. [fórmula 1]

y: profundidade de permeação de campo magnético alternado (μm) k: coeficiente de correção x: frequência de corrente alternada (Hz) μ: permeabilidade magnética de material de aço (H/m) o: condutividade elétrica de material de aço (S/m)

[00073] Por meio das etapas descrita acima, o grau do tratamento de modificação de superfície pode ser avaliado considerando-se a distribuição do mesmo na direção de profundidade desde a superfície do objeto.

[00074] Quando uma pluralidade de peças do material de aço é avaliada, a impedância Z0 do objeto ainda a ser tratado calculada na primeira medição (a primeira etapa de posicionamento de objeto) a primeira etapa de geração de corrente de Foucault, a primeira etapa de alteração de frequência e a primeira etapa de detecção realizada na etapa S02) pode ser usada para a segunda medição e nas próximas. Ou seja, na segunda medição e nas próximas, apenas as etapas S04 a S06 deve ser realizadas para as peças do material de aço submetido ao tratamento JG.

[00075] A seguir, um resultado de avaliação das características de superfície de um material de aço usando o aparelho de avaliação de características de superfície 1 de acordo com esta modalidade será descrito.

[00076] O tratamento JG foi realizado na peça de aço cromo- molibdênio (com um diâmetro de 40mm e um comprimento de 30mm) carburizado descrito acima de acordo com as condições nas quais as partículas com diâmetros médios estendendo-se de 50μm a 1000μm (disponíveis de SINTOKOGIO, LTD) foram jateadas com uma máquina de jateamento por granalha (disponíveis de SINTOKOGIO, LTD) a uma pressão de injeção de 0.3MPa abrangendo uma cobertura de 300% (ver Tabela 1). As peças de aço cromo-molibdênio submetido ao tratamento JG foram usadas como objetos.

[00077] [Tabela 1]

[00078] Três bobinas 21 com frequências auto-ressonante de 900kHz,

2.2MHz e 30MHz foram usadas.

[00079] A frequência (frequência operacional) da corrente alternada foi fixada para estender-se de 10kHz a 20MHz.

[00080] O resultado está mostrado nas figuras 4. Como pode ser visto, nos casos onde a frequência auto-ressonante da bobina 21 é 900kHz e é menor que a frequência operacional mostrada na figura 4(A) e onde a frequência auto-ressonante é 2.2MHz e é menor que a frequência operacional mostrada na figura 4(B), a curva da distribuição da razão de impedância no que diz respeito à frequência é descontínua para todos os objetos A a D. No ponto de descontinuidade, os componentes correspondendo a um componente indutor e a um componente condutor do circuito elétrico equivalente da bobina 21 foram detectados.

[00081] Por outro lado, pode ser visto que, no caso onde a frequência auto-ressonante da bobina 21 é 30MHz e é igual ou superior à frequência operacional mostrada na figura 4(C), a curva da distribuição da razão de impedância no que diz respeito à frequência é contínua para todos os objetos A a D.

[00082] Assim, pode-se concluir que, quando a frequência auto- ressonante da bobina 21 é igual ou superior à frequência operacional, o grau do tratamento de modificação de superfície do objeto pode ser mais bem avaliado.

(Modalidade Modificada 1)

[00083] A figura 5 mostra um aparelho de avaliação de características de superfície 2 de acordo com outra modalidade. Um instrumento de medição 30 do aparelho de avaliação de características de superfície 2 de acordo com esta modalidade inclui o circuito de amplificação 31, um circuito de conversão A/D 39a, o circuito de conversão I/V 34, um circuito de conversão A/D 39b, o meio de controle 37, e a unidade de exibição 38. Além disso, o meio de controle 37 incorpora meios de armazenagem 37a. Os meios de armazenagem 37a podem estar providos fora do meio de controle 37. O oscilador 10 e o detector 20 estão configurados do mesmo modo que os da modalidade descrita anteriormente, de modo que as suas descrições serão omitidas, e a descrição a seguir estará focada nas diferenças da modalidade descrita anteriormente.

[00084] O circuito de amplificação 31 está conectado aos pontos A e B, os quais são extremidades opostas da bobina 21. O sinal indicando a diferença de potencial entre os pontos A e B é aplicado ao circuito de amplificação 31 e amplificado. O sinal amplificado é convertido de uma tensão analógica para um sinal digital pelo circuito de conversão A/D 39a. O sinal digital convertido é aplicado ao meio de controle 37.

[00085] O circuito de conversão I/V 34 está conectado a uma extremidade (ponto B) da bobina 21. O sinal indicando o valor da corrente fluindo pela bobina 21 é aplicado ao circuito de conversão I/V 34 e convertido em um sinal de tensão analógica. A saída de sinal de tensão analógico proveniente do circuito de conversão I/V 34 é convertido em um sinal digital pelo circuito de conversão A/D 39b, e o sinal resultante é aplicado ao meio de controle 37.

[00086] O meio de controle 37 processa os sinais digitais respectivamente recebidos do circuito de conversão A/Ds 39a e 39b por um processamento de sinal digital. Mais especificamente, cada um dos sinais digitais recebidos do circuito de amplificação 31 e do circuito de conversão I/V 34 é um sinal em séries temporais que varia alternativamente, e é convertido em um sinal digital do tipo de corrente direta por uma computação digital equivalente ao circuito de valor absoluto 32, 35 e o FBP 33, 36 (ver figura 1) na modalidade descrita anteriormente. Assim, o sinal de corrente alternada de entrada de tensão analógico para cada um dos circuitos de conversão A/Ds 39a e 39b é convertido no meio de controle 37 em um valor digital proporcional à amplitude do sinal de corrente alternada. A impedância é calculada com base nestes valores digitais.

[00087] O aparelho de avaliação de características de superfície 2 de acordo com esta modalidade usa um processamento de sinal digital para computação de sinal e, por conseguinte, é menos suscetível a ruído. Assim, mesmo em um ambiente onde é provável que ocorra ruído, a avaliação pode ser feita com maior precisão.

(Modalidade Modificada 2)

[00088] A figura 6 mostra um aparelho de avaliação de características de superfície 3 de acordo com outra modalidade. O aparelho de avaliação de características de superfície 3 de acordo com esta modalidade difere do aparelho de avaliação de características de superfície 1 (ver figura 1) de acordo com a modalidade descrita anteriormente em que o instrumento de medição 30 adicionalmente inclui um circuito de detecção de fase 301, um circuito de valor absoluto 302 e um FBP 303. O oscilador 10 e o detector 20 estão configurados do mesmo modo que os da modalidade descrita anteriormente, de modo que suas descrições serão omitidas, e a descrição a seguir focará nos componentes adicionais do instrumento de medição 30.

[00089] O circuito de detecção de fase 301 está conectado à fonte de alimentação CA 11 e a uma extremidade (ponto B) da bobina 21. Um sinal indicando a diferença de fase entre a corrente fluindo pela bobina 21 e a tensão aplicada pela fonte de alimentação CA 11 é transmitida desde o circuito de detecção de fase 301, retificado por onda completa pelo circuito de valor absoluto 302, e depois convertido em um sinal de corrente contínua pelo FBP 303. O sinal convertido é aplicado ao meio de controle 37. Ou seja, um sinal de tensão proporcional à diferença de fase entre a tensão aplicada à bobina 21 e a corrente ter passado pela bobina 21 é aplicado ao meio de controle 37.

[00090] Na etapa de medição S02 (ver figura 3), o meio de controle 37 calcula a impedância Z0 para o objeto ainda a ser tratado. Além disso, a partir do sinal recebido do FBP 303, o meio de controle 37 calcula uma diferença de fase ao para o objeto ainda a ser tratado. Da impedância calculada Zo e a diferença de fase ao, o meio de controle 37 calcula uma reatância indutiva XO para diferentes frequências de acordo com a formula XO = ZO X sinao. Além disso, na etapa de medição So4 (ver figura 3), o meio de controle 37 calcula a impedância Z1 e uma diferença de fase a1 para o objeto com superfície modificada da mesma maneira como descrita acima, e calcula uma reatância indutiva X1 para as diferentes frequências.

[00091] Na etapa de determinação S05 (ver figura 3), o meio de controle 37 computa a razão (X1/X0) da reatância indutiva X1 (para o objeto com superfície modificada) em relação à reatância indutiva X0 (para o objeto ainda a ser tratado) descrita acima para as diferentes frequências. Mediante o uso da razão de reatância indutiva para avaliação das características de superfície, a permeabilidade magnética do objeto pode ser seletivamente avaliada. Embora a reatância indutiva assuma um valor menor que a impedância assume, a reatância indutiva é superior à impedância em sensibilidade a uma variação das características elétricas. Quando é necessário uma avaliação altamente precisa, em particular, a avaliação pode ser feita com alta precisão usando a razão de reatância indutiva.

[00092] A reatância indutiva pode ser calculada por um processamento de sinal analógico como nesta modalidade, ou pode ser calculada por um processamento de sinal digital pelo meio de controle 37 no circuito mostrado na figura 5. No último caso, uma computação digital equivalente ao circuito de detecção de fase 301, o circuito de valor absoluto 302 e o FBP 303 no circuito mostrado na figura 6 é realizada no meio de controle 37, e a reatância indutiva (Xo, Xi) é computada com base na diferença de fase determinada (ao, ai). Mais especificamente, o meio de controle 37 realiza as seguintes computações a) a c).

[00093] a) O meio de controle 37 calcula a diferença de fase (ao, ai) entre o sinal digital vertido A/D da tensão entre as extremidades opostas da bobina pelo circuito de conversão A/D 39a e o sinal digital convertido A/D da corrente fluindo pela bobina pelo circuito de conversão A/D 39b.

[00094] b) O meio de controle 37 calcula a impedância (Zo, Zi) desde o sinal digital recebido via o circuito de conversão A/D 39a, 39b de acordo com a computação descrita acima com referência à figura 5.

[00095] c) O meio de controle 37 calcula a reatância indutiva (Xo, Xi) usando a diferença de fases e as impedâncias calculadas nos cálculos a) e b) descritos acima. Aplicabilidade Industrial

[00096] Na modalidade descrita anteriormente, a avaliação da tensão residual compressiva conferida a um material de aço carburizado submetido ao tratamento JG foi descrita. No entanto, o aparelho de avaliação de características de superfície e o método de avaliação de características de superfície de acordo com a presente invenção também podem ser aplicados à avaliação de um material de aço submetido a vários tratamentos de calor como o tratamento de modificação de superfície. Ademais, o aparelho de avaliação de características de superfície e o método de avaliação de características de superfície de acordo com a presente invenção também podem ser aplicados à avaliação de um material de aço submetido a apenas o tratamento JG. Lista de Sinais de Referência 1 aparelho de avaliação de características de superfície 2 aparelho de avaliação de características de superfície de acordo com outra modalidade (modificação 1) 3 aparelho de avaliação de características de superfície de acordo com outra modalidade (modificação 2) 10 oscilador 11 fonte de alimentação CA 12 circuito de alteração de frequência 20 detector 21 bobina 30 instrumento de medição 31 circuito de amplificação 32 circuito de valor absoluto 33 FBP 34 circuito de conversão I/V 35 circuito de valor absoluto 36 FBP 37 meio de controle 38 unidade de exibição 39a circuito de conversão A/D 39b circuito de conversão A/D 301 circuito de detecção de fase 302 circuito de valor absoluto 303 FBP

Claims

1. Aparelho de avaliação de características de superfície que avalia uma tensão residual em um objeto feito de um material de aço submetido a um tratamento de modificação de superfície, caracterizadopelo fato de que compreende: um oscilador incluindo uma fonte de alimentação CA e um circuito de alteração de frequência capaz de alterar uma frequência de uma saída de corrente alternada proveniente da fonte de alimentação CA; um detector conectado ao oscilador e colocado para encostar ou ficar próximo ao objeto de modo que ocorra uma corrente de Foucault no objeto, o detector incluindo uma bobina capaz de induzir um campo magnético alternado quando a corrente alternada é aplicada pela fonte de alimentação CA; e um instrumento de medição conectado ao circuito de alteração de frequência e ao detector; em que o instrumento de medição inclui circuitos de valor absoluto e um sinal indicando a corrente alternada fluindo através da bobina e um sinal indicando uma diferença de potencial entre as extremidades opostas da bobina em uma pluralidade de frequências definidas pelo circuito de mudança de frequência, são retificados pelo absoluto circuitos de valor, respectivamente, em que o instrumento de medição está configurado para calcular uma magnitude de uma impedância da bobina com base nos sinais retificados em relação a cada uma da pluralidade de frequências e configurada para avaliar a tensão residual no sujeito com base na magnitude da impedância, e em que a bobina possui uma frequência auto-ressonante igual ou superior a uma banda de frequência dentro da qual a corrente alternada está fixada pelo circuito de alteração de frequência.

2. Aparelho de avaliação de características de superfície de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a banda de frequência da corrente alternada fixada pelo circuito de alteração de frequência estende-se dentro de uma faixa de 0,5 x 103Hz a 20 x 106Hz.

3. Aparelho de avaliação de características de superfície de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a bobina é formada enrolando um fio formado por uma pluralidade de condutores elétricos agrupados.

4. Aparelho de avaliação de características de superfície de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a bobina está configurada para ser capaz de circundar uma superfície lateral do objeto.

5. Aparelho de avaliação de características de superfície de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o instrumento de medição inclui um circuito de conversão I/V que mede a corrente fluindo pela bobina.

6. Aparelho de avaliação de características de superfície de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o instrumento de medição inclui ainda um circuito de detecção de fase que mede uma diferença de fase entre uma tensão CA aplicada pela fonte de alimentação CA e a corrente fluindo pela bobina.

7. Aparelho de avaliação de características de superfície de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o circuito de alteração de frequência transmite um sinal à fonte de alimentação CA de modo que a frequência da tensão CA aplicada pela fonte de alimentação CA é continuamente alterada.

8. Método de avaliação de características de superfície para avaliação de uma tensão residual em um objeto usando o aparelho de avaliação de características de superfície como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, o objeto estando feito de um material de aço submetido a um tratamento de modificação de superfície, o método caracterizadopelo fato de que compreende: uma etapa de posicionamento de objeto que posiciona o objeto de uma tal maneira que o campo magnético alternado permeia todo o objeto; uma etapa de geração de corrente de Foucault que permeia o objeto com o campo magnético alternado ativando a fonte de alimentação CA para gerar a corrente de Foucault no objeto; uma etapa de alteração de frequência que altera sucessivamente a frequência da corrente alternada pelo circuito de alteração de frequência; uma etapa de detecção que detecta o sinal para cada uma da pluralidade de frequências, o sinal indicando a característica elétrica da corrente alternada fluindo pela bobina; e uma etapa de avaliação que avalia a tensão residual no objeto realizando uma computação com base no sinal detectado no que diz respeito a cada uma da pluralidade de frequências.

9. Método de avaliação de características de superfície para avaliação de uma tensão residual em um objeto usando o aparelho de avaliação de características de superfície de acordo com a reivindicação 5, o objeto sendo feito de um material de aço submetido a um tratamento de modificação de superfície, o método caracterizadopelo fato de que compreende: uma etapa de posicionamento de objeto que posiciona o objeto de uma tal maneira que o campo magnético alternado permeia todo o objeto; uma etapa de geração de corrente de Foucault que permeia o objeto com o campo magnético alternado ativando a fonte de alimentação CA para gerar a corrente de Foucault no objeto; uma etapa de alteração de frequência que altera sucessivamente a frequência da corrente alternada pelo circuito de alteração de frequência; uma etapa de detecção que detecta um sinal indicando uma diferença de potencial entre extremidades opostas da bobina e um sinal indicando o valor da corrente fluindo pela bobina detectada pelo circuito de conversão I/V para cada uma da pluralidade de frequências; e uma etapa de avaliação que avalia a tensão residual no objeto calculando uma impedância da bobina para cada uma da pluralidade de frequências com base nos sinais detectados.

10. Método de avaliação de características de superfície de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que, na etapa de avaliação, o instrumento de medição calcula a magnitude da impedância para um objeto ainda a ser submetido ao tratamento de modificação de superfície para cada frequência, e calcula magnitude da impedância para o objeto submetido ao tratamento de modificação de superfície para cada frequência, e depois calcula uma razão entre a magnitude das impedâncias.