Modelado y evaluación en régimen transitorio de respuestas piezoeléctricas y electrónicas en sistemas de visualización ultrasónica

Abstract

Se proponen Modelos Circuitales Equivalentes, bien sobre nuevos aspectos no antes tratados, o bien con precisión mejorada frente a los modelos convencionales, para la simulación de respuestas en Sistemas de Visualización Ultrasónica, incluyendo sus etapas piezoeléctricas, electrónicas y ultrasónicas. Se incluye la modelización de aspectos importantes presentes en las configuraciones prácticas para diagnóstico industrial y médico, que no son considerados en aproximaciones previas: Excitación impulsiva en Alta Tensión AT (modelización completa con su etapa previa de baja tensión); Efectos no lineales en circuitos de emisión y de recepción; Aspectos no ideales sobre perdidas y distorsiones eléctricas en la electrónica; Cuantificación precisa del comportamiento frecuencial de las pérdidas mecánicas en el elemento piezoeléctrico y en el medio de propagación. Algunos de estos modelos utilizan datos estimados con precisión para los parámetros internos de los transductores piezoeléctricos. Estos datos se obtienen mediante un nuevo método aquí propuesto, basado en técnicas de inteligencia artificial, concretamente en Algoritmos Genéticos (AGs). Se presentan implementaciones Pspice específicas de estos modelos para simular directamente en el dominio del tiempo distintas disposiciones de visualización para ensayos no destructivos (END), por Transmisión (ET) y por Pulso-Eco (EPE), en régimen de alta tensión y con las topologías circuitales no-lineales más usuales en los transceptores electrónicos involucrados. Se aplica todo ello a la evaluación "cuantitativa" de pulsos eléctricos, excitadores AT y respuestas ultrasónicas globales, con transductores concretos, incluyendo efectos eléctricos no-ideales y la topología real de los transceptores ultrasónicos usados en visualización industrial, concretamente para inspecciones END. La contrastación con datos experimentales muestra la clara mejora en precisión de los modelos propuestos. Finalmente, se propone y aplica un método para análisis paramétrico en régimen transitorio, en los dominios del tiempo y la frecuencia, del comportamiento de las etapas electrónicas no-lineales y de AT involucradas en aplicaciones de visualización.