Apostila Ultrassom Ensaios Não Destrutivos

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Tradução UT
 Princípios físicos do Ultrassom
.Propagação de Onda.
 
 O teste ultrassônico baseia-se em deformações ou vibrações que variam no tempo em materiais, geralmente conhecido como acústica. Todas as substâncias materiais são compostas de átomos, que podem ser forçados a movimentos vibracionais sobre suas posições de equilíbrio. Muitos padrões diferentes de movimento vibracional existem no nível atômico, no entanto, a maioria é irrelevante para testes acústicos e ultrassônicos. A acústica é focada em partículas que contêm muitos átomos que se movem na mesma frequência para produzir uma onda mecânica. Quando um material não é tensionado em tração ou compressão além de seu limite elástico, suas partículas individuais executam oscilações elásticas. Quando as partículas de um meio são deslocadas de suas posições de equilíbrio, surgem forças de restauração internas (eletrostáticas). São essas forças restauradoras elásticas entre as partículas, combinadas com a inércia das partículas, que levam aos movimentos oscilatórios do meio.
 Em sólidos, as ondas sonoras podem se propagar em quatro modos principais baseados na maneira como as partículas oscilam. O som pode se propagar como ondas longitudinais, ondas de cisalhamento (transversais), ondas de superfície e em materiais finos como ondas de placa. Ondas longitudinais e de cisalhamento são os dois modos de propagação mais utilizados em testes ultrassônicos. O movimento de partículas responsável pela propagação de ondas longitudinais e de cisalhamento é ilustrado abaixo:
 
 Em ondas longitudinais, as oscilações ocorrem na direção longitudinal ou na direção da propagação da onda. Como as forças de compressão e dilatação estão atuantes nessas ondas, elas também são chamadas de ondas de pressão ou compressão. Elas também são chamadas de ondas de densidade porque sua densidade de partículas flutua conforme elas se movem. Ondas de compressão podem ser geradas em líquidos, bem como sólidos, porque a energia viaja através da estrutura atômica por uma série de compressões e movimentos de expansão (rarefação).
 Na onda transversal ou de cisalhamento, as partículas oscilam em um ângulo reto ou transversais à direção de propagação. Ondas de cisalhamento exigem um material acusticamente sólido para propagação efetiva e, portanto, não são efetivamente propagadas em materiais como líquidos ou gases. Ondas de cisalhamento são relativamente fracas quando comparadas a ondas longitudinais. De fato, ondas de cisalhamento são geralmente geradas em materiais usando parte da energia de ondas longitudinais.
.Modos de Propagação da Onda Sonora.
 No ar, o som viaja pela compressão e rarefação das moléculas de ar na direção da viagem. No entanto, em sólidos, as moléculas podem suportar vibrações em outras direções, portanto, vários tipos diferentes de ondas sonoras são possíveis. As ondas podem ser caracterizadas no espaço por padrões oscilatórios capazes de manter sua forma e propagar-se de maneira estável. A propagação de ondas é frequentemente descrita em termos chamados de “modos de onda”.
 Como mencionado anteriormente, ondas longitudinais e transversais (cisalhamento) são mais frequentemente utilizadas na inspeção ultrassônica. No entanto, em superfícies e interfaces, vários tipos de vibrações elípticas ou complexas das partículas possibilitam outras ondas. Alguns desses modos de onda, como ondas Rayleigh e Lamb também são úteis para inspeção ultrassônica. 
A tabela abaixo resume muitos, mas não todos, os modos de onda possíveis em sólidos.
Ondas longitudinais e transversais foram discutidas anteriormente, então vamos focar nas ondas de superfície e de placa aqui.
 As ondas de superfície (ou Rayleigh) percorrem a superfície de um material sólido relativamente espesso, penetrando até a profundidade de um comprimento de onda. As ondas de superfície combinam um movimento longitudinal e transversal para criar um movimento de órbita elíptica, como mostrado na imagem abaixo. O eixo principal da elipse é perpendicular à superfície do sólido. À medida que a profundidade de um átomo individual da superfície aumenta, a largura de seu movimento elíptico diminui.
 
 Ondas de placa são semelhantes às ondas de superfície, exceto que elas só podem ser geradas em materiais finos. Ondas de Lamb são as ondas de placa mais comumente usadas em NDT. São ondas vibracionais complexas que se propagam paralelamente à superfície de teste em toda a espessura do material. A propagação depende da densidade e das propriedades elásticas do material. Também são muito influenciados pela frequência de teste e espessura do material. As ondas de Lamb são geradas em um ângulo de incidência na qual a componente paralela da velocidade da onda na fonte é igual à velocidade da onda no material de teste. Ondas de Lamb vão viajar vários metros em aço e, portanto, são úteis para examinar chapas, fios e tubos.
Com as ondas de Lamb, vários modos de vibração de partículas são possíveis, mas os dois mais comuns são: simétricos e assimétricos. O movimento complexo das partículas é semelhante às órbitas elípticas das ondas de superfície. Ondas de Lamb simétricas se movem de maneira simétrica em relação ao plano mediano da placa. Isso às vezes é chamado de modo extensional porque a onda está “esticando e comprimindo” a placa na direção do movimento das ondas. O movimento das ondas no modo simétrico é produzido de forma mais eficiente quando a força excitante é paralela à placa. O modo assimétrico é frequentemente chamado de “modo de flexão” porque uma grande porção do movimento se move em uma direção normal para a placa, e um pequeno movimento ocorre na direção paralela à placa. Nesse modo, o corpo da placa se curva quando as duas superfícies se movem na mesma direção. . 
.Propriedades da Onda
-Comprimento de onda, frequência e velocidade.
 Entre as propriedades das ondas que se propagam em materiais sólidos isotrópicos estão o comprimento de onda, a frequência e a velocidade. O comprimento de onda é diretamente proporcional à velocidade da onda e inversamente proporcional à frequência da onda. Essa relação é mostrada pela seguinte equação.
 Como pode ser observada pela equação, uma mudança na frequência resultará em uma mudança no comprimento de onda. Em testes ultrassônicos, o comprimento de onda mais curto resultante de um aumento na frequência geralmente permitirá a detecção de descontinuidades menores. Isso será discutido mais nas seções seguintes.
-Comprimento de onda e detecção de defeitos.
 No teste ultrassônico, o inspetor deve tomar uma decisão sobre a frequência do transdutor que será usada. Como aprendemos na página anterior, alterar a frequência quando a velocidade do som é fixa resultará em uma alteração no comprimento de onda do som. O comprimento de onda do ultrassom utilizado tem um efeito significativo sobre a probabilidade de detectar uma descontinuidade. Uma regra geral é que uma descontinuidade deve ser maior que metade do comprimento de onda para ter uma chance razoável de ser detectada.
 Sensibilidade e resolução são dois termos que são frequentemente usados ​​na inspeção ultrassônica para descrever a habilidade de uma técnica em localizar falhas. Sensibilidade é a capacidade de localizar pequenas descontinuidades. Sensibilidade geralmente aumenta com maior frequência (comprimentos de onda mais curtos). Resolução é a capacidade do sistema de localizar descontinuidades que estão próximas umas das outras dentro do material ou localizada perto da superfície da peça. A resolução também geralmenteaumenta à medida que a frequência aumenta.
 A frequência das ondas também pode afetar a capacidade de uma inspeção de maneiras adversas. Portanto, a seleção da frequência ótima de inspeção geralmente envolve a manutenção de um equilíbrio entre os resultados favoráveis ​​e desfavoráveis ​​da seleção. Antes de selecionar uma frequência de inspeção, deve-se considerar a estrutura e a espessura do grão do material, o tipo, o tamanho e a localização provável da descontinuidade. À medida que a frequência aumenta, o som tende a se dispersar da estrutura de grãos grandes ou do curso e de pequenas imperfeições dentro de um material. Os materiais fundidos geralmente têm grãos grossos e outros dispersores de som que requerem frequências mais baixas para serem usados ​​nas avaliações desses produtos. Produtos forjados com estrutura de grãos direcional e refinados geralmente podem ser inspecionados com transdutores de alta frequência.
 Uma vez que mais coisas em um material tendem a dispersar uma parte da energia sonora em frequências mais altas, o poder de penetração (ou a profundidade máxima em um material em que as falhas podem ser localizadas) também é reduzido. Frequência também tem um efeito sobre a forma do feixe ultrassônico. A propagação do feixe, ou a divergência do feixe a partir do eixo central do transdutor, e como ele é afetado pela frequência, serão discutidos mais adiante.
 Deve ser mencionado, para não induzir em erro, que uma série de outras variáveis ​​também afetará a capacidade do ultrassom para localizar defeitos. Estes incluem o comprimento do pulso, tipo e voltagem aplicada ao cristal, propriedades do cristal, material de apoio, diâmetro do transdutor e o circuito receptor do instrumento. Estes são discutidos em mais detalhes no material sobre relação sinal-ruído.
.Propagação Sonora em Materiais Elásticos.
 Anteriormente, foi apontado que as ondas sonoras se propagam devido às vibrações ou movimentos oscilatórios das partículas dentro de um material. Uma onda ultrassônica pode ser visualizada como um número infinito de massas oscilantes ou partículas conectadas por meio de molas elásticas. Cada partícula individual é influenciada pelo movimento de seu vizinho mais próximo e ambas as forças de restauração inerciais e elásticas atuam sobre cada partícula.
 Uma massa em uma mola tem uma única frequência de ressonância determinada por sua constante de mola k e sua massa m. A constante da mola é a força restauradora de uma mola por unidade de comprimento. Dentro do limite elástico de qualquer material, há uma relação linear entre o deslocamento de uma partícula e a força que tenta restaurar a partícula em sua posição de equilíbrio. Essa dependência linear é descrita pela Lei de Hooke..
 Em termos do modelo de molas, a Lei de Hooke diz que a força restauradora de uma mola é proporcional ao comprimento que a mola é esticada e atua na direção oposta. Matematicamente, a Lei de Hooke é escrita como F = -kx, onde F é a força, k é a constante da mola e x é a quantidade de deslocamento da partícula. A lei de Hooke é representada graficamente abaixo. Note que a mola está aplicando uma força à partícula que é igual e oposta à força que puxa a partícula.
.A velocidade do som.
 A Lei de Hooke, quando usada junto com a Segunda Lei de Newton, pode explicar algumas coisas sobre a velocidade do som. A velocidade do som dentro de um material é uma função das propriedades do material e é independente da amplitude da onda sonora. A Segunda Lei de Newton diz que a força aplicada a uma partícula será equilibrada pela massa da partícula e pela aceleração da partícula. Matematicamente, a Segunda Lei de Newton é escrita como F = ma. A Lei de Hooke diz então que esta força será equilibrada por uma força na direção oposta que é dependente da quantidade de deslocamento e da constante da mola (F = -kx). Portanto, como a força aplicada e a força de restauração são iguais, ma = -kx pode ser escrito. O sinal negativo indica que a força está na direção oposta.
 Como a massa m e a constante da mola k são constantes para qualquer material, pode-se observar que a aceleração a e o deslocamento x são as únicas variáveis. Também pode ser visto que eles são diretamente proporcionais. Por exemplo, se o deslocamento da partícula aumenta, o mesmo acontece com a aceleração. Acontece que o tempo que uma partícula leva para se mover e retornar à sua posição de equilíbrio é independente da força aplicada. Assim, dentro de um dado material, o som sempre viaja na mesma velocidade, não importa quanta força seja aplicada quando outras variáveis, como a temperatura, são mantidas constantes.
 Quais propriedades do material afetam sua velocidade do som? É claro que o som viaja a diferentes velocidades em diferentes materiais. Isso ocorre porque a massa das partículas atômicas e as constantes da mola são diferentes para diferentes materiais. A massa das partículas está relacionada com a densidade do material e a constante da mola está relacionada com as constantes elásticas de um material. A relação geral entre a velocidade do som em um sólido e sua densidade e constantes elásticas é dada pela seguinte equação:
 Onde V é a velocidade do som, C é a constante elástica e p é a densidade do material. Essa equação pode assumir várias formas diferentes, dependendo do tipo de onda (longitudinal ou de cisalhamento) e das constantes elásticas usadas. As constantes elásticas típicas de um material incluem:
, 
Módulo de Young, E: uma constante de proporcionalidade entre tensão uniaxial e deformação.
Razão de Poisson, n: a razão de deformação radial para deformação axial
Módulo Volumétrico, K: uma medida da incompressibilidade de um corpo submetido a pressão hidrostática.
Módulo de cisalhamento, G: também chamado de rigidez, uma medida da resistência de uma substância ao cisalhamento.
Constantes de Lamé, l e m: constantes do material derivadas do Módulo de Young e da Razão de Poisson.
 Ao calcular a velocidade de uma onda longitudinal, o módulo de Young e o coeficiente de Poisson são comumente usados. Ao calcular a velocidade de uma onda de cisalhamento, o módulo de cisalhamento é usado. Geralmente, é mais conveniente fazer os cálculos usando constantes Lamé, que são derivadas do Módulo de Young e da Razão de Poisson.
 Também deve ser mencionado que o subscrito ij anexado a C na equação acima é usado para indicar a direcionalidade das constantes elásticas com relação ao tipo de onda e direção do deslocamento da onda. Em materiais isotrópicos, as constantes elásticas são as mesmas para todas as direções dentro do material. No entanto, a maioria dos materiais é anisotrópica e as constantes elásticas diferem em cada direção. Por exemplo, em um pedaço de chapa de alumínio laminado, os grãos são alongados em uma direção e compactados nas outras e as constantes elásticas para a direção longitudinal são diferentes daquelas para as direções transversais e transversais curtas.
 Exemplos de velocidades de som compressionais aproximadas em materiais são:
Alumínio - 0,632 cm / microssegundo 
Aço 1020 - 0,589 cm / microssegundo 
Ferro fundido - 0,480 cm / microssegundo
.
 Exemplos de velocidades de som de cisalhamento aproximadas em materiais são:
Aluminum - 0.313 cm/ microssegundo
1020 steel - 0.324 cm/ microssegundo
Cast iron - 0.240 cm/ microssegundo
 Ao comparar as velocidades de compressão e de cisalhamento, pode-se notar que a velocidade de cisalhamento é aproximadamente metade da velocidade de compressão. As velocidades do som para uma variedade de materiais podem ser encontradas nas tabelas de propriedades ultrassônicas na seção de recursos gerais do site https://www.nde-ed.org.
.Atenuação de Ondas Sonoras.
 Quando o som viaja através de um meio, sua intensidade diminui com a distância. Em materiais idealizados, a pressão sonora (amplitude do sinal) é reduzida apenas pelo espalhamento da onda. Materiais naturais, no entanto, produzem um efeito que enfraquece ainda mais o som.Este enfraquecimento adicional resulta da dispersão e absorção. A dispersão é o reflexo do som em outras direções além de sua direção original de propagação. Absorção é a conversão da energia sonora para outras formas de energia. O efeito combinado de espalhamento e absorção é chamado de atenuação. A atenuação ultrassônica é a taxa de decaimento da onda à medida que se propaga pelo material.
 A atenuação do som dentro do próprio material muitas vezes não é de interesse intrínseco. No entanto, propriedades naturais e condições de carregamento podem estar relacionadas à atenuação. Atenuação muitas vezes serve como uma ferramenta de medição que leva à formação de teorias para explicar fenômeno físico ou químico que diminui a intensidade ultrassônica.
 A mudança de amplitude de uma onda plana em decaimento pode ser expressa como:
Nesta expressão, A0 é a amplitude não atenuada da onda de propagação em algum local. A amplitude A é a amplitude reduzida após a onda ter percorrido uma distância z daquela localização inicial. A quantidade é o coeficiente de atenuação da onda viajando na direção z. As dimensões são nepers / length, onde um neper é uma quantidade sem dimensão. O termo e é exponencial (ou constante de Napier) que é igual a aproximadamente 2,71828.
As unidades do valor de atenuação em Nepers por metro (Np / m) podem ser convertidas em decibéis / comprimento, dividindo-se por 0,1151. Decibéis é uma unidade mais comum ao relacionar as amplitudes de dois sinais.
A atenuação é geralmente proporcional ao quadrado da frequência sonora. Valores citados de atenuação são geralmente dados para uma única freqüência, ou um valor de atenuação em média em muitas freqüências pode ser dado. Além disso, o valor real do coeficiente de atenuação para um determinado material é altamente dependente da maneira como o material foi fabricado. Assim, os valores citados de atenuação fornecem apenas uma indicação aproximada da atenuação e não devem ser confiáveis ​​automaticamente. Geralmente, um valor confiável de atenuação só pode ser obtido determinando a atenuação experimentalmente para o material particular que está sendo usado.
A atenuação pode ser determinada avaliando-se as múltiplas reflexões de backwall vistas em uma exibição de varredura A típica, como a mostrada na imagem na parte superior da página. O número de decibéis entre dois sinais adjacentes é medido e esse valor é dividido pelo intervalo de tempo entre eles. Este cálculo produz um coeficiente de atenuação em decibéis por unidade de tempo Ut. Este valor pode ser convertido em nepers / length pela seguinte equação.
Onde v é a velocidade do som em metros por segundo e Ut está em decibéis por segundo.
.Impedância acústica
O som viaja através de materiais sob a influência da pressão sonora. Porque moléculas ou átomos de um sólido são ligados elasticamente um ao outro, o excesso de pressão resulta em uma onda se propagando através do sólido.A impedância acústica (Z) de um material é definida como o produto de sua densidade (p) e velocidade acústica (V).
 Z = pV
A impedância acústica é importante em 
 determinação da transmissão acústica e reflexão no limite de dois materiais com diferentes impedâncias acústicas. 
o design de transdutores ultrassônicos. 
avaliar a absorção do som em um meio.
.Coeficientes de Reflexão e Transmissão (Pressão)
Ondas ultra-sônicas são refletidas nos limites onde há uma diferença nas impedâncias acústicas (Z) dos materiais em cada lado do limite. (Veja a página anterior para mais informações sobre a impedância acústica.) Essa diferença em Z é comumente referida como incompatibilidade de impedância. Quanto maior a incompatibilidade de impedância, maior a porcentagem de energia que será refletida na interface ou limite entre uma mídia e outra.
A fração da intensidade da onda incidente que é refletida pode ser derivada porque a velocidade da partícula e as pressões das partículas locais devem ser contínuas ao longo do limite. Quando as impedâncias acústicas dos materiais em ambos os lados do limite são conhecidas, a fração da intensidade da onda incidente que é refletida pode ser calculada com a equação abaixo. O valor produzido é conhecido como o coeficiente de reflexão. Multiplicar o coeficiente de reflexão em 100 produz a quantidade de energia refletida como uma porcentagem da energia original. 
 
Como a quantidade de energia refletida mais a energia transmitida deve ser igual à quantidade total de energia incidente, o coeficiente de transmissão é calculado simplesmente subtraindo o coeficiente de reflexão de um.
Se a reflexão e a transmissão nas interfaces forem seguidas pelo componente, apenas uma pequena porcentagem da energia original retornará ao transdutor, mesmo quando a perda por atenuação for ignorada. Por exemplo, considere uma inspeção de imersão de um bloco de aço. A energia sonora sai do transdutor, viaja através da água, encontra a superfície frontal do aço, encontra a superfície traseira do aço e reflete de volta através da superfície frontal em seu caminho de volta ao transdutor. Na interface do aço da água (superfície frontal), 12% da energia é transmitida. Na superfície traseira, 88% dos 12% que atravessaram a superfície frontal são refletidos. Isso é 10,6% da intensidade da onda incidente inicial. À medida que a onda sai da peça pela superfície frontal, apenas 12% de 10,6 ou 1,3% da energia original são transmitidos de volta ao transdutor.
.Refração e Lei de Snell
Quando uma onda ultra-sônica passa através de uma interface entre dois materiais em um ângulo oblíquo, e os materiais têm diferentes índices de refração, tanto ondas refletidas quanto refratadas são produzidas. Isso também ocorre com a luz, e é por isso que os objetos vistos em uma interface parecem estar deslocados em relação ao local onde realmente estão. Por exemplo, se você olhar diretamente para um objeto no fundo de um copo de água, ele parecerá mais próximo do que realmente é. Uma boa maneira de visualizar como a luz e o som refratam é iluminar uma lanterna em uma bacia de água levemente turva observando o ângulo de refração em relação ao ângulo de incidência.
A refração ocorre em uma interface devido às diferentes velocidades das ondas acústicas nos dois materiais. A velocidade do som em cada material é determinada pelas propriedades do material (módulo de elasticidade e densidade) para esse material. Na animação abaixo, uma série de ondas planas são mostradas viajando em um material e entrando em um segundo material que tem uma velocidade acústica maior. Portanto, quando a onda encontra a interface entre esses dois materiais, a parte da onda no segundo material está se movendo mais rápido do que a porção da onda no primeiro material. Pode ser visto que isso faz com que a onda se dobre.
A Lei de Snell descreve a relação entre os ângulos e as velocidades das ondas. A lei de Snell equaciona a razão das velocidades V1 e V2 do material para a relação dos ângulos do incidente (Q1) e refratado (Q2), como mostrado na equação a seguir.
Note que no diagrama, há uma onda longitudinal refletida (VL1 ') mostrada. Essa onda é refletida no mesmo ângulo da onda incidente porque as duas ondas estão viajando no mesmo material e, portanto, têm as mesmas velocidades. Esta onda refletida não é importante em nossa explicação da Lei de Snell, mas deve ser lembrado que parte da energia das ondas é refletida na interface.
Quando uma onda longitudinal se move de um material mais lento para um material mais rápido, há um ângulo de incidência que faz o ângulo de refração para a onda 90o. Isso é conhecido como o primeiro ângulo crítico. O primeiro ângulo crítico pode ser encontrado a partir da lei de Snell, colocando em um ângulo de 90 ° para o ângulo do raio refratado. No ângulo crítico de incidência, grande parte da energia acústica está na forma de uma onda de compressão não homogênea,que percorre a interface e decai exponencialmente com a profundidade da interface. Esta onda é por vezes referida como uma "onda de fluência". Devido à sua natureza não homogênea e ao fato de que eles se decompõem rapidamente, as ondas de fluência não são usadas tão extensivamente quanto as ondas de superfície de Rayleigh no NDT. No entanto, as ondas de fluência são, por vezes, mais úteis do que as ondas de Rayleigh, porque sofrem menos de irregularidades superficiais e microestrutura material grossa devido aos seus comprimentos de onda mais longos.
.Modo de conversão
Quando o som viaja em um material sólido, uma forma de energia das ondas pode ser transformada em outra forma. Por exemplo, quando uma onda longitudinal atinge uma interface em um ângulo, parte da energia pode causar movimento de partículas na direção transversal para iniciar uma onda de cisalhamento (transversal). A conversão de modo ocorre quando uma onda encontra uma interface entre materiais de diferentes impedâncias acústicas e o ângulo de incidência não é normal para a interface. A partir do filme de rastreamento de raios abaixo, pode ser visto que, como a conversão de modo ocorre toda vez que uma onda encontra uma interface em um ângulo, os sinais ultrassônicos podem se tornar confusos às vezes.
Na seção anterior, foi apontado que quando as ondas sonoras passam através de uma interface entre materiais com diferentes velocidades acústicas, a refração ocorre na interface. Quanto maior a diferença nas velocidades acústicas entre os dois materiais, mais o som é refratado. Observe que a onda de cisalhamento não é refratada tanto quanto a onda longitudinal. Isso ocorre porque as ondas de cisalhamento viajam mais lentamente que as ondas longitudinais. Portanto, a diferença de velocidade entre a onda longitudinal incidente e a onda de cisalhamento não é tão grande quanto entre as ondas longitudinais incidentes e refratadas. Observe também que quando uma onda longitudinal é refletida dentro do material, a onda de cisalhamento refletida é refletida em um ângulo menor do que a onda longitudinal refletida. Isto também se deve ao fato de que a velocidade de cisalhamento é menor que a velocidade longitudinal dentro de um determinado material.
A Lei de Snell é válida tanto para ondas de cisalhamento quanto para ondas longitudinais e pode ser escrita da seguinte maneira.
. Relação Sinal-Ruído.
 Em uma página anterior, foi discutido o efeito que a frequência e o comprimento de onda têm na detecção de falhas. No entanto, a detecção de um defeito envolve muitos fatores além da relação de comprimento de onda e tamanho da falha. Por exemplo, a quantidade de som que reflete de um defeito também depende da incompatibilidade de impedância acústica entre a falha e o material circundante. Um vazio geralmente é um refletor melhor que uma inclusão metálica porque a diferença de impedância é maior entre ar e metal do que entre dois metais.
 Muitas vezes, o material circundante tem reflexões concorrentes. Grãos microestruturais em metais e o agregado de concreto são alguns exemplos. Uma boa medida de detectabilidade de uma falha é sua relação sinal-ruído (S / N). A relação sinal-ruído é uma medida de como o sinal do defeito se compara a outras reflexões de fundo (categorizadas como "ruído"). Uma relação sinal-ruído de 3 a 1 é frequentemente necessária no mínimo. O nível de ruído absoluto e a força absoluta de um eco de um defeito "pequeno" depende de vários fatores, que incluem:
O tamanho da sonda e as propriedades focais.
A frequência da sonda, largura de banda e eficiência.
O caminho de inspeção e a distância (água e / ou sólido).
A interface (curvatura da superfície e rugosidade).
A localização da falha em relação ao feixe incidente.
O ruído intrínseco da microestrutura metálica.
A refletividade inerente da falha, que depende de sua impedância acústica, tamanho, forma e orientação.
Rachaduras e defeitos volumétricos podem refletir as ondas ultra-sônicas de forma bastante diferente. Muitas rachaduras são "invisíveis" de uma direção e refletores fortes de outra.
Falhas multifacetadas tendem a dispersar o som do transdutor.
A fórmula a seguir relaciona algumas das variáveis que afetam a relação sinal-ruído (S / N) de um defeito:
Em vez de entrar nos detalhes dessa formulação, algumas relações fundamentais podem ser apontadas. A relação sinal-ruído (S / N) e, portanto, a detectabilidade de um defeito:
Aumenta com o aumento do tamanho da falha (amplitude de dispersão). A detectabilidade de um defeito é diretamente proporcional ao seu tamanho.
Aumenta com um feixe mais focado. Em outras palavras, a detectabilidade de falhas é inversamente proporcional à largura do feixe do transdutor.
Aumenta com a diminuição da largura de pulso (delta-t). Em outras palavras, a detectabilidade de falhas é inversamente proporcional à duração do pulso produzido por um transdutor ultrassônico. Quanto mais curto for o pulso (muitas vezes maior freqüência), melhor será a detecção do defeito. Pulsos mais curtos correspondem a uma resposta de frequência de largura de banda mais ampla. Veja a figura abaixo mostrando a forma de onda de um transdutor e seu espectro de freqüência correspondente.
Diminui em materiais com alta densidade e / ou alta velocidade ultrassônica. A relação sinal-ruído (S / N) é inversamente proporcional à densidade do material e à velocidade acústica.
Geralmente aumenta com a frequência. No entanto, em alguns materiais, como as ligas de titânio, os termos "Aflaw" e "Figura de Mérito (FOM)" na equação mudam aproximadamente na mesma taxa com a alteração da frequência. Assim, em alguns casos, a relação sinal-ruído (S / N) pode ser um pouco independente da frequência.
Equipamentos e Transdutores
. Transdutores piezoelétricos
A conversão de impulsos elétricos em vibrações mecânicas e a conversão de vibrações mecânicas retornadas em energia elétrica é a base para o teste ultrassônico. O elemento ativo é o coração do transdutor, convertendo a energia elétrica em energia acústica e vice-versa. O elemento activo é basicamente uma peça de material polarizado (isto é, algumas partes da molécula estão carregadas positivamente, enquanto outras partes da molécula estão carregadas negativamente) com eléctrodos ligados a duas das suas faces opostas. Quando um campo elétrico é aplicado através do material, as moléculas polarizadas se alinharão com o campo elétrico, resultando em dipolos induzidos dentro da estrutura molecular ou cristalina do material. Este alinhamento de moléculas fará com que o material mude de dimensões. 
 Este fenômeno é conhecido como eletroestricção. Além disso, um material permanentemente polarizado, como o quartzo (SiO2) ou o titanato de bário (BaTiO3), produzirá um campo elétrico quando o material mudar de tamanho, como resultado de uma força mecânica imposta. Este fenômeno é conhecido como o efeito piezoelétrico. Informações adicionais sobre por que certos materiais produzem esse efeito podem ser encontradas no material de apresentação vinculado, produzido pela Valpey Fisher Corporation.
 O elemento ativo da maioria dos transdutores acústicos usados ​​atualmente é uma cerâmica piezoelétrica, que pode ser cortada de várias maneiras para produzir diferentes modos de onda. Um grande elemento cerâmico piezoelétrico pode ser visto na imagem de um transdutor de baixa frequência seccionado. Antes do advento das cerâmicas piezoelétricas no início dos anos 50, os cristais piezoelétricos feitos de cristais de quartzo e materiais magnetostritivos foram usados ​​principalmente. O elemento ativo ainda é chamado de cristal por cronômetros antigos no campo NDT. Quando cerâmicas piezoelétricas foram introduzidas, elas logo se tornaram o material dominante para os transdutores, devido às suas boas propriedades piezelétricas e sua facilidade de manufatura em uma variedade de formas e tamanhos. Eles também operam em baixa tensão e são utilizáveis ​​até cerca de 300oC. A primeira piezocerâmica em usogeral foi o titanato de bário, seguida durante a década de 1960 pelas composições de titanato de zirconato de chumbo, que são agora a cerâmica mais comumente empregada para a confecção de transdutores. Novos materiais, como piezo-polímeros e compósitos, também estão sendo usados ​​em algumas aplicações.
 A espessura do elemento ativo é determinada pela freqüência desejada do transdutor. Um elemento fino de bolacha vibra com um comprimento de onda que é duas vezes a sua espessura. Portanto, os cristais piezoelétricos são cortados em uma espessura que é 1/2 do comprimento de onda irradiado desejado. Quanto maior a freqüência do transdutor, mais fino o elemento ativo. A principal razão pela qual os transdutores de contato de alta freqüência não são produzidos é porque o elemento é muito fino e muito frágil.
. Características dos Transdutores Piezelétricos
 O transdutor é uma parte muito importante do sistema de instrumentação ultrassônica. Como discutido na página anterior, o transdutor incorpora um elemento piezelétrico, que converte sinais elétricos em vibrações mecânicas (modo de transmissão) e vibrações mecânicas em sinais elétricos (modo de recepção). Muitos fatores, incluindo material, construção mecânica e elétrica e as condições externas de carga mecânica e elétrica, influenciam o comportamento de um transdutor. A construção mecânica inclui parâmetros como a área de superfície de radiação, amortecimento mecânico, alojamento, tipo de conector e outras variáveis de construção física. No momento desta publicação, os fabricantes de transdutores são pressionados ao construir dois transdutores que possuem características de desempenho idênticas.
 Um corte de um transdutor de contato típico é mostrado acima. Foi aprendido anteriormente que o elemento piezoelétrico é cortado para 1/2 do comprimento de onda desejado. Para obter o máximo de energia possível do transdutor, uma correspondência de impedância é colocada entre o elemento ativo e a face do transdutor. A correspondência de impedância ideal é obtida pelo dimensionamento da camada correspondente, de modo que sua espessura seja 1/4 do comprimento de onda desejado. Isso mantém as ondas refletidas na camada correspondente em fase quando elas saem da camada (conforme ilustrado na imagem à direita). Para transdutores de contato, a camada correspondente é feita de um material que tem uma impedância acústica entre o elemento ativo e o aço. Os transdutores de imersão têm uma camada correspondente com uma impedância acústica entre o elemento ativo e a água. Os transdutores de contato também incorporam uma placa de desgaste para proteger a camada correspondente e o elemento ativo contra arranhões.
 O material de suporte que suporta o cristal tem uma grande influência nas características de amortecimento de um transdutor. Usar um material de apoio com uma impedância semelhante à do elemento ativo produzirá o amortecimento mais eficaz. Esse transdutor terá uma largura de banda maior, resultando em maior sensibilidade. À medida que a incompatibilidade na impedância entre o elemento ativo e o material de apoio aumenta, a penetração do material aumenta, mas a sensibilidade do transdutor é reduzida.
-Eficiência do transdutor, largura de banda e frequência:
 Alguns transdutores são especialmente fabricados para serem transmissores mais eficientes e outros para serem receptores mais eficientes. Um transdutor que tenha bom desempenho em um aplicativo nem sempre produzirá os resultados desejados em um aplicativo diferente. Por exemplo, a sensibilidade a pequenos defeitos é proporcional ao produto da eficiência do transdutor como transmissor e receptor. Resolução, a capacidade de localizar defeitos perto da superfície ou em estreita proximidade no material, requer um transdutor altamente amortecido.
 Também é importante entender o conceito de largura de banda ou intervalo de freqüências associado a um transdutor. A freqüência observada em um transdutor é a freqüência central ou central e depende principalmente do material de apoio. Transdutores altamente amortecidos responderão às freqüências acima e abaixo da freqüência central. A ampla faixa de freqüência fornece um transdutor com alto poder de resolução. Os transdutores menos amortecidos exibirão uma faixa de frequência mais estreita e um poder de resolução mais fraco, mas maior penetração. A frequência central também definirá as capacidades de um transdutor. Freqüências mais baixas (0.5MHz-2.25MHz) fornecem maior energia e penetração em um material, enquanto os cristais de alta freqüência (15.0MHz-25.0MHz) fornecem penetração reduzida, mas maior sensibilidade a pequenas descontinuidades. Os transdutores de alta frequência, quando usados ​​com a instrumentação adequada, podem melhorar drasticamente as capacidades de resolução de falhas e medição de espessura. Transdutores de banda larga com frequências até 150 MHz estão comercialmente disponíveis.
 Os transdutores são construídos para suportar algum abuso, mas devem ser manuseados com cuidado. O mau uso, como queda, pode causar rachaduras na placa de desgaste, no elemento ou no material de apoio. Danos a um transdutor são freqüentemente observados na apresentação do A-scan como um aumento do pulso inicial.
. Campos Irradiados de Transdutores Ultrassônicos
 O som que emana de um transdutor piezoelétrico não se origina de um ponto, mas se origina da maior parte da superfície do elemento piezoelétrico. Os transdutores redondos são geralmente chamados de transdutores de fonte de pistão porque o campo sonoro se parece com uma massa cilíndrica na frente do transdutor. O campo sonoro de um típico transdutor piezoelétrico é mostrado abaixo. A intensidade do som é indicada pela cor, com cores mais claras indicando maior intensidade.
 Como o ultrassom se origina de vários pontos ao longo da face do transdutor, a intensidade do ultrassom ao longo do feixe é afetada por interferências de onda construtivas e destrutivas, conforme discutido em uma página anterior sobre interferência de ondas. Por vezes também são referidos como efeitos de difração. Essa interferência de onda leva a extensas flutuações na intensidade do som perto da fonte e é conhecida como o campo próximo. Devido às variações acústicas dentro de um campo próximo, pode ser extremamente difícil avaliar com precisão as falhas nos materiais quando eles estão posicionados dentro dessa área.
 As ondas de pressão se combinam para formar uma frente relativamente uniforme no final do campo próximo. A área além do campo próximo, onde o feixe ultra-sônico é mais uniforme, é chamada de campo distante. No campo distante, o feixe se espalha em um padrão originário do centro do transdutor. A transição entre o campo próximo e o campo distante ocorre a uma distância, N, e é às vezes referida como o "foco natural" de um transdutor plano (ou desfocado). A distância do campo próximo / distante, N, é significativa porque as variações de amplitude que caracterizam o campo próximo mudam para uma amplitude suavemente decrescente neste ponto. A área logo depois do campo próximo é onde a onda sonora é bem comportada e em sua força máxima. Portanto, resultados ótimos de detecção serão obtidos quando ocorrerem falhas nesta área.
. Propagação do feixe do transdutor
 Como discutido na página anterior, os transdutores redondos são geralmente chamados de transdutores de fonte de pistão, porque o campo sonoro se assemelha a uma massa cilíndrica na frente do transdutor. No entanto, a energia no feixe não permanece em um cilindro, mas se espalha à medida que se propaga pelo material. O fenómeno é normalmente referido como dispersão do feixe mas é por vezes também referido como divergência do feixe ou difracção ultra-sónica. Deve-se notar que há realmente uma diferença entre a propagação do feixe e a divergência do feixe. A propagação do feixe é uma medida de todo o ângulo de lado a lado do lóbulo principal do feixe de som no campo distante. A divergência de feixe é uma medida do ângulo de umlado do feixe de som para o eixo central do feixe no campo distante. Portanto, a propagação do feixe é duas vezes a divergência do feixe.
 Embora o espalhamento do feixe deva ser considerado ao realizar uma inspeção ultrassônica, é importante notar que no campo distante, ou zona Fraunhofer, a pressão sonora máxima é sempre encontrada ao longo do eixo acústico (linha central) do transdutor. Portanto, as reflexões mais fortes provavelmente virão da área diretamente em frente ao transdutor.
 A propagação do feixe ocorre porque a partícula vibrante do material (através da qual a onda está viajando) nem sempre transfere toda a sua energia na direção da propagação da onda. Lembre-se de que as ondas se propagam através da transferência de energia de uma partícula para outra no meio. Se as partículas não estiverem diretamente alinhadas na direção da propagação de ondas, parte da energia será transferida em um ângulo. (Imagine o que acontece quando uma bola bate em outra bola ligeiramente fora do centro). No campo próximo, a interferência de onda construtiva e destrutiva preenche o campo sonoro com flutuações. No início do campo distante, no entanto, a força do feixe é sempre maior no centro do feixe e diminui à medida que se espalha para fora.
 O espalhamento do feixe é largamente determinado pela frequência e diâmetro do transdutor. A propagação do feixe é maior quando se usa um transdutor de baixa frequência do que quando se usa um transdutor de alta frequência. À medida que o diâmetro do transdutor aumenta, o espalhamento do feixe será reduzido.
 O ângulo de feixe é uma consideração importante na seleção do transdutor por alguns motivos. Primeiro, a propagação do feixe abaixa a amplitude das reflexões, uma vez que os campos sonoros são menos concentrados e, portanto, mais fracos. Em segundo lugar, a propagação do feixe pode resultar em mais dificuldade na interpretação de sinais devido a reflexões dos lados laterais do objeto de teste ou outras características fora da área de inspeção. A caracterização do campo sonoro gerado por um transdutor é um pré-requisito para a compreensão dos sinais observados.
 Numerosos códigos existem que podem ser usados ​​para padronizar o método usado para a caracterização do espalhamento do feixe. A Sociedade Americana para Testes e Materiais ASTM E-1065, aborda métodos para verificar formas de feixe na Seção A6, Medição de Parâmetros de Campos Sonoros. No entanto, essas medidas são limitadas a sondas de imersão. De facto, os métodos descritos em E-1065 referem-se principalmente à medição de características de feixe na água e, como tal, limitam-se a medições apenas do modo de compressão. As técnicas descritas em E-1065 incluem eco de pulso usando um alvo de bola e um receptor de hidrofone, que permite que o campo de som da sonda seja avaliado para todo o volume na frente da sonda.
 Para um transdutor de fonte de pistão achatado, uma aproximação do espalhamento do feixe pode ser calculada como uma função do diâmetro do transdutor (D), freqüência (F) e velocidade do som (V) no meio líquido ou sólido. O applet abaixo permite calcular o ângulo de divergência do feixe (1/2 do ângulo de dispersão do feixe). Esse ângulo representa uma medida do centro do eixo acústico até o ponto em que a pressão do som diminuiu para metade (-6 dB) para o lado do eixo acústico no campo distante.
. Tipos de transdutores
 Os transdutores ultrassônicos são fabricados para uma variedade de aplicações e podem ser fabricados sob encomenda quando necessário. Atenção especial deve ser dada à seleção do transdutor adequado para a aplicação. Uma seção anterior sobre Comprimento de Onda Acústico e Detecção de Defeitos forneceu uma breve visão geral dos fatores que afetam a detectabilidade de defeitos. A partir deste material, sabemos que é importante escolher transdutores que tenham a frequência desejada, largura de banda e foco para otimizar a capacidade de inspeção. Na maioria das vezes, o transdutor é escolhido para aumentar a sensibilidade ou a resolução do sistema. 
Os transdutores são classificados em grupos de acordo com a aplicação.
Os transdutores de contato são usados ​​para inspeções de contato direto e geralmente são manipulados manualmente. Eles têm elementos protegidos em um invólucro robusto para resistir ao contato deslizante com uma variedade de materiais. Esses transdutores têm um design ergonômico, de modo que eles são fáceis de segurar e mover ao longo de uma superfície. Eles costumam ter placas de desgaste substituíveis para prolongar sua vida útil. Materiais de acoplamento de água, graxa, óleos ou materiais comerciais são usados ​​para remover o entreferro entre o transdutor e o componente sendo inspecionado.
Os transdutores de imersão não entram em contato com o componente. Esses transdutores são projetados para operar em um ambiente líquido e todas as conexões são impermeáveis. Os transdutores de imersão geralmente têm uma camada de impedância que ajuda a obter mais energia sonora na água e, por sua vez, no componente que está sendo inspecionado. Os transdutores de imersão podem ser comprados com lentes planas, com foco cilíndrico ou focadas esféricas. Um transdutor focalizado pode melhorar a sensibilidade e a resolução axial concentrando a energia sonora em uma área menor. Os transdutores de imersão são normalmente usados ​​dentro de um tanque de água ou como parte de um sistema squirter ou bubbler em aplicações de escaneamento.
 Os transdutores de contato estão disponíveis em uma variedade de configurações para melhorar sua utilidade para uma variedade de aplicações. O transdutor de contato plano mostrado acima é usado em inspeções de feixes normais de superfícies relativamente planas e onde a resolução próxima da superfície não é crítica. Se a superfície for curva, uma sapata que combine com a curvatura da peça pode precisar ser adicionada à face do transdutor. Se a resolução da superfície próxima for importante ou se for necessária uma inspeção de feixe angular, um dos transdutores especiais de contato descritos abaixo poderá ser usado.
Os transdutores de elemento duplo contêm dois elementos operados independentemente em um único alojamento. Um dos elementos transmite e o outro recebe o sinal ultra-sônico. Os elementos ativos podem ser escolhidos por suas capacidades de envio e recebimento para fornecer um transdutor com um sinal mais limpo e transdutores para aplicações especiais, como a inspeção de material granulado. Os transdutores de elemento duplo são especialmente adequados para realizar medições em aplicações onde os refletores estão muito próximos do transdutor, pois esse design elimina o efeito de toque que os transdutores de elemento único experimentam (quando os transdutores de elemento único estão operando no modo de eco de pulso, o elemento não pode iniciar recebendo sinais refletidos até que o elemento tenha parado de tocar a partir de sua função de transmissão). Os transdutores de elemento duplo são muito úteis ao fazer medições de espessura de materiais finos e ao inspecionar defeitos próximos à superfície. Os dois elementos são inclinados um para o outro para criar um caminho de som de feixe cruzado no material de teste.
 Os transdutores de linha de atraso fornecem versatilidade com uma variedade de opções substituíveis. A linha de retardo removível, a membrana em conformidade com a superfície e as opções de proteção contra desgaste podem tornar um único transdutor eficaz para uma ampla gama de aplicações. Como o nome indica, a principal função de um transdutor de linha de atraso é introduzir um atraso de tempo entre a geração da onda sonora e a chegada de quaisquer ondas refletidas. Isso permite que o transdutor complete sua função de "envio" antes de iniciar sua função de "escuta" de modo que a resolução próxima da superfície seja melhorada. Eles são projetados para uso em aplicações como medição de espessura de alta precisão de materiais finos e verificações de delaminação em materiais compostos. Eles tambémsão úteis em aplicações de medição de alta temperatura, já que a linha de retardo fornece algum isolamento ao elemento piezoelétrico do calor.
 Transdutores de feixe de ângulo e cunhas são tipicamente usados para introduzir uma onda de cisalhamento refratada no material de teste. Os transdutores podem ser adquiridos em uma variedade de ângulos fixos ou em versões ajustáveis, onde o usuário determina os ângulos de incidência e refração. Nas versões de ângulo fixo, o ângulo de refração marcado no transdutor é preciso apenas para um material específico, que geralmente é de aço. O caminho sonoro inclinado permite que o feixe de som seja refletido a partir da parede traseira para melhorar a detectabilidade de falhas dentro e ao redor das áreas soldadas. Eles também são usados para gerar 
ondas de superfície para uso na detecção de defeitos na superfície de um componente.
 Os transdutores de onda de cisalhamento de incidência normal são únicos porque permitem a introdução de ondas de cisalhamento diretamente em uma peça de teste sem o uso de uma cunha de viga angular. O design cuidadoso permitiu a fabricação de transdutores com contaminação mínima de onda longitudinal. A relação entre os componentes longitudinais e de onda de cisalhamento é geralmente menor que -30dB.
 Os transdutores de pincel são usados para digitalizar áreas amplas. Esses transdutores longos e estreitos são compostos de uma série de pequenos cristais cuidadosamente combinados para minimizar as variações no desempenho e manter uma sensibilidade uniforme em toda a área do transdutor. Os transdutores de pincel permitem escanear uma área maior mais rapidamente para descontinuidades. Transdutores menores e mais sensíveis são frequentemente necessários para definir melhor os detalhes de uma descontinuidade.
. Teste de transdutor I
 Alguns fabricantes de transdutores lideraram o desenvolvimento de técnicas de caracterização de transdutores e participaram do desenvolvimento dos Métodos Padrão AIUM para Testes de Transdutores Ultrassônicos Pulse-Echo de Elemento Único, bem como do Guia Padrão ASTM-E 1065 para Avaliar Características de Unidades de Pesquisa Ultrassônica.
 Além disso, alguns fabricantes realizam caracterizações de acordo com a AWS, ESI e muitos outros padrões industriais e militares. Geralmente, os equipamentos nos laboratórios de teste são mantidos em conformidade com os Requisitos do sistema de calibração MIL-C-45662A. Como parte do processo de documentação, um extenso banco de dados contendo registros da forma de onda e espectro de cada transdutor é mantido e pode ser acessado para estudos comparativos ou estatísticos das características do transdutor.
 Os fabricantes geralmente fornecem gráficos de domínio de tempo e frequência para cada transdutor. Os sinais abaixo foram gerados por um pulsador cravado. A imagem da forma de onda à esquerda mostra o sinal de resposta do teste no domínio do tempo (amplitude versus tempo). A imagem do espectro à direita mostra o mesmo sinal no domínio da frequência (amplitude versus frequência). O caminho do sinal é geralmente uma reflexão da parede traseira (sílica fundida) com a reflexão no campo distante do transdutor.
Outros testes podem incluir :
Os gráficos de impedância elétrica fornecem informações importantes sobre o projeto e a construção de um transdutor e podem permitir que os usuários obtenham transdutores eletricamente similares de várias fontes.
Medições de Alinhamento de Feixe fornecem dados sobre o grau de alinhamento entre o eixo do feixe de som e o alojamento do transdutor. Esta informação é particularmente útil em aplicações que requerem um alto grau de certeza em relação ao posicionamento do feixe em relação a uma superfície de referência mecânica.
Os perfis de viga fornecem informações valiosas sobre as características do campo sonoro do transdutor. Os perfis de vigas transversais são criados pela varredura do transdutor através de um alvo (geralmente uma esfera ou haste de aço) a uma determinada distância da face do transdutor e são usados para determinar o tamanho do ponto focal e a simetria do feixe. Os perfis de feixe axial são criados registrando a amplitude do pulso-eco do campo de som em função da distância da face do transdutor e fornecem dados sobre a profundidade de campo e a distância focal.
. Teste de transdutor II
 Conforme observado no Guia Padrão ASTM E1065 para Avaliar Características de Transdutores Ultrassônicos, as características acústicas e elétricas que podem ser descritas a partir dos dados são obtidas de procedimentos específicos listados abaixo:
 Resposta de Freqüência - A resposta de freqüência pode ser obtida de um dos dois procedimentos: excitação de choque e explosão senoidal.
 Sensibilidade Relativa de Eco de Pulso - A sensibilidade de eco de pulso relativa pode ser obtida a partir dos dados de resposta de frequência usando um procedimento de ruptura senoidal. O valor é obtido a partir da relação entre a amplitude da tensão aplicada ao transdutor e a amplitude do sinal pulso-eco recebido de um alvo especificado.
 Resposta de tempo - A resposta de tempo fornece um meio para descrever a resposta de frequência de rádio (RF) da forma de onda. Uma excitação de choque, procedimento de pulso-eco é usado para obter a resposta. As respostas de tempo ou forma de onda são registradas a partir de alvos específicos que são escolhidos para o tipo de transdutor sob avaliação, por exemplo, imersão, contato direto, ou ângulo de contato.
 Resposta de Freqüência - A resposta de freqüência do transdutor acima tem um pico em 5 MHz e opera em uma ampla faixa de freqüências. Sua largura de banda (3,3 a 7,3 MHz) é medida nos pontos de -6 dB, ou 50% da freqüência de pico. A largura de banda utilizável de transdutores de banda larga, especialmente em medições de análise de frequência, é frequentemente citada nos pontos de -20 dB. A sensibilidade e a largura de banda do transdutor (mais de um significa menos do outro) são escolhidas com base nas necessidades de inspeção.
 Impedância Elétrica Complexa - A impedância elétrica complexa pode ser obtida com instrumentação de medição de impedância comercial, e essas medidas podem fornecer a magnitude e a fase da impedância da unidade de busca sobre a faixa de freqüência de operação da unidade. Essas medições são geralmente feitas em condições de laboratório com comprimentos mínimos de cabos ou acessórios externos e de acordo com as especificações fornecidas pelo fabricante do instrumento. O valor da magnitude da impedância elétrica complexa também pode ser obtido usando valores registrados a partir do pico senoidal.
 Medições de campos sonoros - O objetivo dessas medições é estabelecer parâmetros como os perfis de feixes de som no eixo e transversais para imersão, e transdutores planos e curvos. Essas medições são geralmente obtidas por meio da varredura do campo sonoro com um transdutor de hidrofone para mapear o campo sonoro no espaço tridimensional. Uma abordagem alternativa para medições de campo de som é uma medida do movimento da superfície radiante do transdutor usando a interferometria a laser.
. Modelagem de transdutores
 Na fabricação de alta tecnologia, o projeto de peças e simulação de inspeção de peças é feito no mundo virtual do computador. A modelagem do transdutor é necessária para fazer previsões precisas de como uma peça ou componente pode ser inspecionado, antes da construção real dessa peça. A modelagem computacional também é usada para projetar transdutores ultrassônicos.
 Conforme observado na seção anterior, um transdutor ultrassônico pode ser caracterizado por medidas detalhadas de suas propriedades de radiação elétrica e sonora. Tais medições podem determinar completamente a resposta de qualquer transdutor individual.
 Há pesquisas em andamento para desenvolver modelos gerais que relacionem entradas elétricas (tensão, corrente) a saídas mecânicas (força, velocidade) e vice-versa. Esses modelos podem ser muito robustosao fornecer uma previsão precisa da resposta do transdutor, mas sofrem com a falta de modelagem precisa das variáveis ​​físicas inerentes à fabricação do transdutor. Esses modelos de resposta eletromecânica devem levar em consideração os componentes físicos e elétricos na figura abaixo.
 O Modelo de Medição Thompson-Gray, que faz previsões muito precisas de medições de espalhamento ultrassônico feitas por meio de interfaces líquido-sólido, não tenta modelar a resposta eletromecânica do transdutor. A abordagem Thompson Gray Measurement Model utiliza dados de referência obtidos com o (s) mesmo (s) transdutor (es) para decodificar características eletro-físicas específicas de transdutores individuais.
 O objetivo de longo prazo na modelagem ultrassônica é incorporar modelos precisos dos próprios transdutores, bem como modelos precisos de receptores de impulsos, cabos e outros componentes que descrevam completamente qualquer configuração de inspeção e permitam a previsão precisa de sinais de inspeção.
. Acoplamento 
 Um acoplante é um material (geralmente líquido) que facilita a transmissão da energia ultrassônica do transdutor para o corpo de prova. O acoplamento é geralmente necessário porque a incompatibilidade de impedância acústica entre o ar e os sólidos (isto é, como a amostra de teste) é grande. Portanto, quase toda a energia é refletida e muito pouco é transmitido para o material de teste. O acoplamento desloca o ar e torna possível obter mais energia sonora no espécime de teste, de modo que um sinal ultrassônico utilizável possa ser obtido. Nos testes ultra-sônicos de contato, uma película fina de óleo, glicerina ou água é geralmente usada entre o transdutor e a superfície de teste.
 Ao escanear a peça ou fazer medições precisas, uma técnica de imersão é freqüentemente usada. No teste de imersão ultrassônica, tanto o transdutor quanto a peça são imersos no acoplamento, que é tipicamente água. Este método de acoplamento facilita a manutenção do acoplamento consistente ao mover e manipular o transdutor e / ou a peça.
 
. Transdutores Acústicos Eletromagnéticos (EMATs)
 Como discutido na página anterior, uma das características essenciais das medições ultrassônicas é o acoplamento mecânico entre o transdutor e o sólido cujas propriedades ou estrutura devem ser estudadas. Esse acoplamento geralmente é obtido de duas maneiras. Nas medições de imersão, a energia é acoplada entre o transdutor e a amostra colocando os dois objetos em um tanque cheio de fluido, geralmente água. Nas medições de contato, o transdutor é pressionado diretamente contra a amostra, e o acoplamento é obtido pela presença de uma fina camada de fluido inserida entre os dois. Quando as ondas de cisalhamento devem ser transmitidas, o fluido é geralmente selecionado para ter uma viscosidade significativa.
 Transdutores eletromagnéticos-acústicos (EMAT) atuam através de princípios físicos totalmente diferentes e não precisam de acoplamento. Quando um fio é colocado perto da superfície de um objeto eletricamente condutor e é acionado por uma corrente na freqüência ultra-sônica desejada, as correntes parasitas serão induzidas em uma região próxima da superfície do objeto. Se um campo magnético estático também estiver presente, estas correntes de Foucault experimentarão as forças de Lorentz da forma: 
F = J x B.
F é a força do corpo por unidade de volume, J é a densidade de corrente dinâmica induzida e B é a indução magnética estática.
 A aplicação mais importante de EMATs tem sido em aplicações de avaliação não destrutiva (NDE), como detecção de falhas ou caracterização de propriedades de materiais. A transdução sem acoplamento permite a operação sem contato em temperaturas elevadas e em locais remotos. A estrutura de bobina e magneto também pode ser projetada para excitar padrões de onda complexos e polarizações que seriam difíceis de realizar com sondas piezoelétricas acopladas a fluido. Na inferência das propriedades do material a partir de medições precisas de velocidade ou atenuação, o uso de EMATs pode eliminar erros associados à variação do acoplamento, particularmente em medições de contato.
 Diversas configurações práticas de EMAT são mostradas abaixo. Em cada uma, a estrutura do imã de polarização, a bobina e as forças na superfície do sólido são mostradas em uma vista explodida. As primeiras três configurações excitarão feixes que se propagam normalmente à superfície do meio espaço e produzem feixes com polarizações radiais, longitudinais e transversais, respectivamente. Os dois últimos usam tensões de variação espacial para excitar feixes que se propagam em ângulos oblíquos ou ao longo da superfície de um componente. Embora um grande número de variações dessas configurações tenha sido concebido e usado na prática, a consideração dessas três geometrias deve ser suficiente para introduzir os fundamentos.
Vista em corte transversal de uma bobina espiral EMAT que excita ondas de cisalhamento polarizadas radialmente, propagando-se normal à superfície.
Vista em seção transversal de um EMAT de campo tangencial para excitação de ondas longitudinais polarizadas, propagando-se normal à superfície
Vista em corte transversal de um EMAT de campo normal para ondas de cisalhamento polarizadas de plano emocionante que se propagam normais à superfície.
Vista em corte transversal de um EMAT de espiral de meandro para excitar ondas de L ou SV de propagação oblíqua, ondas de Rayleigh ou modos guiados (como ondas de Cordeiro) em placas.
Vista em corte transversal de um imã permanente periódico EMAT para empolgação de ondas de pastejo ou propagação oblíqua horizontalmente polarizada (SH) ou modos SH guiados em placas.
 Os projetos práticos do EMAT são relativamente de banda estreita e exigem campos magnéticos fortes e grandes correntes para produzir ultra-som que é freqüentemente mais fraco do que o produzido por transdutores piezoelétricos. Materiais de terras raras, como o samário-cobalto e o neodímio-ferro-boro, são freqüentemente usados para produzir campos magnéticos suficientemente fortes, que também podem ser gerados por eletromagnetos pulsados.
 O EMAT oferece muitas vantagens com base em sua operação sem acoplamento. Essas vantagens incluem a capacidade de operar em ambientes remotos em velocidades e temperaturas elevadas, para excitar polarizações não facilmente excitadas por piezoelétricos acoplados a fluidos e para produzir medições altamente consistentes.
 Essas vantagens são atenuadas por baixas eficiências e um projeto eletrônico cuidadoso é essencial para as aplicações.
. Receptores de Pulso
 Os receptores de pulsos ultrassônicos são adequados para testes ultrassônicos de uso geral. Juntamente com transdutores apropriados e um osciloscópio, eles podem ser usados para detecção de falhas e medição de espessura em uma ampla variedade de metais, plásticos, cerâmicas e compostos. Os receptores de pulsos ultra-sônicos fornecem uma capacidade única de medição ultra-sônica de baixo custo.
 A seção do pulsador do instrumento gera pulsos elétricos curtos e de grande amplitude de energia controlada, que são convertidos em pulsos ultra-sônicos curtos quando aplicados a um transdutor ultrassônico. A maioria das seções do pulsador tem saídas de impedância muito baixas para melhor direcionar os transdutores. Funções de controle associadas ao circuito do pulsador incluem:
Comprimento do pulso ou amortecimento (a quantidade de tempo que o pulso é aplicado ao transdutor.)
Energia de pulso (A tensão aplicada ao transdutor. Circuitos de pulsadores típicos serão aplicados de 100 volts a 800 volts a um transdutor.)
 Na seção receptora, os sinais de tensão produzidos pelo transdutor, que representam os pulsos ultrassônicos recebidos, são amplificados. O sinal de freqüência de rádio amplificado (RF) está disponível como saída para exibição ou captura para processamento de sinal. Funções de controle associadas ao circuito receptor incluem:
Retificaçãodo sinal (O sinal de RF pode ser visto como meia onda positiva, meia onda negativa ou onda completa).
Filtrando para moldar e suavizar os sinais de retorno
Ganho ou amplificação de sinal
Rejeitar o controle
 O receptor pulsador também é usado em trabalhos de caracterização de material envolvendo medidas de velocidade ou atenuação do som, que podem ser correlacionadas às propriedades do material, como o módulo de elasticidade. Juntamente com um portão contínuo e um analisador de espectro, os receptores de pulsos também são usados para estudar propriedades de materiais dependentes da frequência ou para caracterizar o desempenho dos transdutores ultrassônicos.
. Geradores de Função Arbitrária
 Os geradores de formas de onda arbitrárias permitem que o usuário projete e gere virtualmente qualquer forma de onda além dos sinais geradores de função padrão (ou seja, onda senoidal, onda quadrada, etc.). As formas de onda são geradas digitalmente a partir da memória de um computador, e a maioria dos instrumentos permite o download de arquivos de formas de onda digitais de computadores.
 Os pulsos de geração ultrassônica devem ser variados para acomodar diferentes tipos de transdutores ultrassônicos. Os transdutores de contato altamente amortecidos de uso geral geralmente são excitados por um pulso tipo bico, de banda larga, fornecido por muitas unidades comuns de pulsador / receptor. Os transdutores levemente amortecidos usados na geração de alta potência, por exemplo, requerem uma excitação de tom estourar de banda estreita a partir de uma unidade geradora separada. Às vezes, o mesmo transdutor será excitado diferentemente, como no estudo da dispersão da atenuação ultra-sônica de um material ou para caracterizar transdutores ultrassônicos.
Seção da forma de onda ultra-sônica de espalhamento espectral biphase modulado
 Nos espectros ultrassônicos de espalhamento espectral (veja a página do espectro de dispersão), o som codificado é gerado por um gerador arbitrário de formas de onda que transmite continuamente o som codificado para a parte ou estrutura que está sendo testada. Em vez de receber ecos, o ultrassom de espectro estendido gera uma assinatura de correlação acústica com uma correspondência de um para um com o estado acústico da peça ou estrutura (em seu ambiente) no instante da medição. Na sua forma de realização mais simples, a assinatura de correlação acústica é gerada por correlação cruzada de uma sequência de codificação (com propriedades de correlação cruzadas e auto adequadas) transmitida para uma parte (estrutura) com sinais recebidos retornando da parte (estrutura).
. Correspondência de Impedância Elétrica e Terminação
 Quando os sistemas de computador foram introduzidos pela primeira vez há décadas, eram dispositivos grandes e de trabalho lento que eram incompatíveis entre si. Atualmente, os padrões de rede nacionais e internacionais estabeleceram protocolos de controle eletrônico que permitem que diferentes sistemas "conversem" entre si. A Associação de Indústrias de Eletrônicos (EIA) e o Instituto de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos (IEEE) desenvolveram padrões que estabeleceram requisitos comuns de terminologia e interface, como EIA RS-232 e IEEE 802.3. Se um projetista de sistemas construir um equipamento para atender a esses padrões, o equipamento fará interface com outros sistemas. Mas e os sinais analógicos usados em ultrassom?
-Sinais de Dados: Entrada versus Saída
 Considere o sinal indo e voltando dos transdutores ultrassônicos. Quando você transmite dados por meio de um cabo, o requisito geralmente simplifica a comparação entre o que acontece em uma extremidade e o que sai da outra. Pulsos de alta frequência degradam ou deterioram quando são passados ​​por qualquer cabo. Tanto a altura do pulso (magnitude) como a forma do pulso (forma de onda) muda dramaticamente, e a quantidade de mudança depende da taxa de dados, da distância de transmissão e das características elétricas do cabo. Às vezes, um cabo elétrico marginal pode funcionar adequadamente se for usado apenas em comprimentos curtos, mas o mesmo cabo com os mesmos dados em comprimentos longos falhará. É por isso que os projetistas de sistemas e os padrões do setor especificam critérios precisos de cabos.
 Recomendação: Observe as práticas recomendadas pelo fabricante quanto à impedância do cabo, comprimento do cabo, casamento de impedância e quaisquer requisitos para terminação na impedância característica.
 Recomendação: Se possível, use os mesmos cabos e conexões para todas as inspeções.
-Características Elétricas do Cabo
 As características mais importantes em um cabo eletrônico são impedância, atenuação, blindagem e capacitância. Nesta página, só podemos revisar essas características de forma muito genérica, no entanto, discutiremos a capacitância em mais detalhes.
 Impedância (Ohms) representa a resistência total que o cabo apresenta à corrente elétrica que passa por ele. Em baixas freqüências, a impedância é em grande parte uma função do tamanho do condutor, mas em altas freqüências o tamanho do condutor, o material de isolamento e a espessura do isolamento afetam a impedância do cabo. Impedância de correspondência é muito importante. Se o sistema for projetado para 100 ohms, o cabo deverá corresponder a essa impedância, caso contrário, serão produzidos reflexos que produzem erros.
 A atenuação é medida em decibéis por unidade de comprimento (dB / m) e fornece uma indicação da perda de sinal à medida que ela passa pelo cabo. A atenuação é muito dependente da frequência do sinal. Um cabo que funciona muito bem com dados de baixa frequência pode ter um desempenho muito ruim em taxas de dados mais altas. Cabos com menor atenuação são melhores.
 A blindagem é normalmente especificada como um detalhe de construção de cabos. Por exemplo, o cabo pode ser desprotegido, conter pares blindados, ter uma fita de alumínio / mylar e um fio de dreno, ou ter uma blindagem dupla. As blindagens dos cabos geralmente têm duas funções: agir como uma barreira para impedir que os sinais externos entrem e os sinais internos saiam e para fazer parte do circuito elétrico. A eficácia da blindagem é muito complexa para medir e depende da frequência de dados dentro do cabo e do projeto preciso da blindagem. Um escudo pode ser muito eficaz em uma faixa de freqüência, mas uma freqüência diferente pode exigir um design completamente diferente. Os projetistas de sistemas geralmente testam conjuntos de cabos completos ou sistemas conectados para a eficácia da blindagem.
 A capacitância em um cabo é geralmente medida como picofarads por pé (pf / m). Indica a quantidade de carga que o cabo pode armazenar dentro de si. Se um sinal de tensão está sendo transmitido por um par trançado, o isolamento dos fios individuais é carregado pela tensão dentro do circuito. Como leva um certo tempo para o cabo atingir seu nível de carga, isso diminui a velocidade e interfere no sinal transmitido. Os pulsos de dados digitais são uma cadeia de variações de tensão que são representadas por ondas quadradas. Um cabo com alta capacitância desacelera esses sinais para que eles saiam do cabo parecendo-se mais com "dentes de serra", em vez de ondas quadradas. Quanto menor a capacitância do cabo, melhor será o desempenho com dados de alta velocidade.
. Apresentação de dados
 Dados ultra-sônicos podem ser coletados e exibidos em vários formatos diferentes. Os três formatos mais comuns são conhecidos no mundo NDT como A-scan, B-scan e C-scan. Cada modo de apresentação fornece uma maneira diferente de analisar e avaliar a região do material que está sendo inspecionado. Os modernos sistemas de digitalização ultrassônicos computadorizados podem exibir dados em todos os três formatos de apresentação simultaneamente.
-Apresentação A-Scan
 A apresentação A-scan exibe a quantidade de energia ultrassônica recebida em função do tempo. A quantidade relativa de energia recebida é traçada ao longo do eixo vertical e otempo decorrido (que pode ser relacionado ao tempo de deslocamento da energia sonora dentro do material) é exibido ao longo do eixo horizontal. A maioria dos instrumentos com um visor A-scan permite que o sinal seja exibido em sua forma natural de radiofreqüência (RF), como um sinal de RF totalmente retificado, ou como a metade positiva ou negativa do sinal de RF. Na apresentação do A-scan, o tamanho relativo da descontinuidade pode ser estimado comparando a amplitude do sinal obtida de um refletor desconhecido com o de um refletor conhecido. A profundidade do refletor pode ser determinada pela posição do sinal na varredura horizontal.
 Na ilustração da apresentação A-scan à direita, o pulso inicial gerado pelo transdutor é representado pelo sinal IP, que está próximo do tempo zero. À medida que o transdutor é escaneado ao longo da superfície da peça, outros quatro sinais podem aparecer em diferentes momentos na tela. Quando o transdutor está na sua posição extrema esquerda, somente o sinal IP e o sinal A, a energia sonora refletida da superfície A, serão vistos no traço. À medida que o transdutor é escaneado para a direita, um sinal do backwall BW aparecerá mais tarde, mostrando que o som viajou mais para alcançar essa superfície. Quando o transdutor está acima da falha B, o sinal B aparecerá em um ponto na escala de tempo que está aproximadamente na metade do caminho entre o sinal IP e o sinal BW. Como o sinal IP corresponde à superfície frontal do material, isso indica que a falha B está na metade entre as superfícies frontal e traseira da amostra. Quando o transdutor é movido sobre a falha C, o sinal C aparecerá mais cedo no tempo, já que o caminho do percurso do som é mais curto e o sinal B desaparecerá, já que o som não estará mais refletindo a partir dele.
-Apresentação B-Scan
 As apresentações do B-scan são uma visão do perfil (transversal) do espécime de teste. No B-scan, o tempo de voo (tempo de viagem) da energia sonora é exibido ao longo do eixo vertical e a posição linear do transdutor é exibida ao longo do eixo horizontal. A partir do B-scan, a profundidade do refletor e suas dimensões lineares aproximadas na direção da varredura podem ser determinadas. O B-scan é tipicamente produzido pelo estabelecimento de um gate de trigger no A-scan. Sempre que a intensidade do sinal é grande o suficiente para acionar o gate, um ponto é produzido no B-scan. O portão é disparado pelo som que reflete a parede traseira do corpo de prova e por refletores menores dentro do material. Na imagem B-scan acima, a linha A é produzida enquanto o transdutor é escaneado sobre a porção de espessura reduzida da amostra. Quando o transdutor se move para a direita dessa seção, a linha de backwall BW é produzida. Quando o transdutor está sobre as falhas B e C, as linhas que são semelhantes ao comprimento das falhas e a profundidades semelhantes dentro do material são desenhadas no B-scan. Deve-se notar que uma limitação a esta técnica de exibição é que os refletores podem ser mascarados por refletores maiores perto da superfície.
-Apresentação C-Scan
 A apresentação do C-scan fornece uma visão do tipo plano da localização e tamanho dos recursos do espécime de teste. O plano da imagem é paralelo ao padrão de leitura do transdutor. As apresentações de C-scan são produzidas com um sistema automatizado de aquisição de dados, como um sistema de varredura por imersão controlado por computador. Normalmente, uma porta de coleta de dados é estabelecida no A-scan e a amplitude ou o tempo de vôo do sinal é registrado em intervalos regulares à medida que o transdutor é escaneado sobre a peça de teste. A amplitude do sinal relativo ou o tempo de voo é exibido como um tom de cinza ou uma cor para cada uma das posições onde os dados foram gravados. A apresentação do C-scan fornece uma imagem das características que refletem e dispersam o som dentro e nas superfícies da peça de teste.
 As digitalizações de alta resolução podem produzir imagens muito detalhadas. Abaixo estão duas imagens ultrassônicas de C-scan de um trimestre dos EUA. Ambas as imagens foram produzidas usando uma técnica de pulso-eco com o transdutor escaneado sobre o lado da cabeça em um sistema de varredura por imersão. Para a imagem do C-scan à esquerda, o gate foi configurado para capturar a amplitude do som refletido da superfície frontal do quarto. Áreas claras na imagem indicam áreas que refletem uma quantidade maior de energia de volta ao transdutor. Na imagem do C-scan à direita, o gate foi movido para registrar a intensidade do som refletido da superfície traseira da moeda. Os detalhes na superfície traseira são claramente visíveis, mas os recursos da superfície frontal também são visíveis, já que a energia sonora é afetada por esses recursos à medida que ela passa pela superfície frontal da moeda.
. Análise de Erros
 Todas as medições, incluindo medidas ultra-sônicas, embora cuidadosas e científicas, estão sujeitas a algumas incertezas. Análise de erro é o estudo e avaliação dessas incertezas; suas duas funções principais são permitir ao praticante estimar o tamanho das incertezas e ajudá-lo a reduzi-las quando necessário. Como o ultrassom depende das medições, a avaliação e a minimização das incertezas são cruciais.
 Na ciência, a palavra "erro" não significa "erro" ou "erro", mas sim a inevitável incerteza de todas as medidas. Porque eles não podem ser evitados, erros neste contexto não são, estritamente falando, "erros". Na melhor das hipóteses, eles podem ser tão pequenos quanto razoavelmente possível, e seu tamanho pode ser estimado com segurança.
 Para ilustrar a inevitável ocorrência de incertezas em torno das tentativas de medição, consideremos um carpinteiro que deve medir a altura de uma entrada de um cofre de raios X para instalar uma porta. Como primeira medida bruta, ela pode simplesmente olhar para a porta e estimar que ela tenha 210 cm de altura. Essa "medição" bruta está certamente sujeita a incerteza. Se pressionado, o carpinteiro pode expressar essa incerteza, admitindo que a altura pode ser tão baixa quanto 205 ou até 215 cm.
 Se ela quisesse uma medida mais precisa, usaria uma fita métrica e poderia descobrir que a altura é de 211,3 cm. Essa medida é certamente mais precisa do que sua estimativa original, mas obviamente ainda está sujeita a alguma incerteza, já que é inconcebível que ela saiba que a altura é exatamente 211.3000, em vez de 211.3001 cm, por exemplo.
 Existem muitas razões para esta incerteza restante. Algumas dessas causas de incerteza poderiam ser removidas se cuidados suficientes fossem tomados. Por exemplo, uma fonte de incerteza pode ser que pouca iluminação está dificultando a leitura da fita; isso pode ser corrigido pela iluminação aprimorada.
 Por outro lado, algumas fontes de incerteza são intrínsecas ao processo de medição e nunca podem ser inteiramente removidas. Por exemplo, suponhamos que a fita de carpinteiro seja graduada em meio centímetro. A parte superior da porta provavelmente não coincidirá precisamente com uma das marcas de meio centímetro e, se isso não ocorrer, o carpinteiro deve calcular exatamente onde a parte de cima fica entre duas marcas. Mesmo se a parte superior coincidir com uma das marcas, a marca em si é talvez um milímetro de largura, então ela deve estimar exatamente onde a parte superior se encontra dentro da marca. Em ambos os casos, o carpinteiro deve, em última instância, estimar onde está o topo da porta em relação às marcas em sua fita, e essa necessidade causa alguma incerteza em sua resposta.
 Comprando uma fita melhor com marcas mais próximas e mais finas, o carpinteiro pode reduzir sua incerteza, mas ela não pode eliminá-lo completamente. Se ela se tornar obsessivamente determinada a encontrar a altura da porta com a maior precisão tecnicamente possível, ela poderia comprar um interferômetro a laser caro. Mas mesmo a precisão de um interferômetro é limitada a distâncias na ordem do comprimento de onda da luz (cerca de 0,000005metros). Embora agora pudesse medir a altura com uma precisão fantástica, ainda não saberia exatamente a altura da entrada.
 Além disso, como o carpinteiro se esforça para obter maior precisão, ela encontrará um importante problema de princípio. Ela certamente descobrirá que a altura é diferente em lugares diferentes. Mesmo em um lugar, ela descobrirá que a altura varia se a temperatura e a umidade variarem, ou mesmo se ela acidentalmente esfregar uma fina camada de sujeira. Em outras palavras, ela descobrirá que não existe uma altura exata da entrada. Esse tipo de problema é chamado de "problema de definição" (a altura da porta não é bem definida e desempenha um papel importante em muitas medições científicas).
 As experiências de nosso carpinteiro ilustram o que é geralmente considerado verdadeiro. Nenhuma quantidade física (espessura, tempo entre os ecos de pulso, a posição do transdutor, etc.) pode ser medida com absoluta certeza. Com cuidado, podemos ser capazes de reduzir as incertezas até que sejam extremamente pequenas, mas eliminá-las totalmente é impossível.
 Em medições diárias, normalmente não nos preocupamos em discutir incertezas. Às vezes as incertezas simplesmente não são interessantes. Se dissermos que a distância entre casa e escola é de 3 milhas, não importa (para a maioria dos propósitos) se isso significa "algo entre 2,5 e 3,5 milhas" ou "algo entre 2,99 e 3,01 milhas". Muitas vezes as incertezas são importantes, mas podem ser permitidas instintivamente e sem consideração explícita. Quando nosso carpinteiro chega a sua porta, ela deve saber sua altura com uma incerteza menor que 1 mm. No entanto, enquanto a incerteza é pequena, a porta será (para todos os efeitos práticos) um ajuste perfeito, os raios X não vão vazar, e sua preocupação com a análise de erros chegará ao fim.