O matrice fază ultrasonică este o tehnologie cu ultrasunete care asigură focalizarea dinamică electronică [1] , adică vă permite să schimbați locația focalizării fără a muta matricea în sine și, de asemenea, să creați, dacă este necesar, mai multe focare în același timp [ 2] [3] . Este utilizat în medicină pentru diagnosticul cu ultrasunete [1] , intervenția invazivă, în sistemele industriale de testare nedistructivă .
Pentru chirurgia și terapia cu ultrasunete se folosesc două tipuri de grile: extracorporale, instalate în afara corpului pacientului, și grile, introduse în organism. Primele dintre ele nu au restricții de dimensiune (se cunosc grătare emisferice pentru intervenții chirurgicale cu un diametru de 30 cm) și, prin urmare, pot fi făcute bidimensionale. Grătarele de al doilea tip cu putere acustică semnificativă ar trebui să aibă cele mai mici dimensiuni transversale posibile (de preferință nu mai mult de 20-25 mm) și, prin urmare, sunt liniare.
Domeniile potențiale de aplicare clinică a tehnologiei phased array sunt: oncologia , distrugerea țesutului prostatic ( prostată), chirurgia fibromiomului uterin , litotripsia, stimularea structurilor nervoase receptorilor. Sunt prezentate perspectivele de utilizare a grilelor bidimensionale în cardiologie , pentru tratamentul glaucomului , pentru neuromodularea structurilor cerebrale și pentru influențarea tumorilor intracerebrale printr-un craniu nedeschis, precum și în chirurgia plastică și cosmetologie [2] [3] .
Dezvoltarea de matrice fază bidimensionale pentru hipertermia tumorală și apoi în scopuri chirurgicale a început la mijlocul anilor 1980 sub îndrumarea profesorului C. Cain de la Universitatea din Michigan . Primele grătare dezvoltate s-au distins printr-o mare varietate de modele. Unii dintre ei au folosit focalizarea geometrică, alții au folosit focalizarea electronică. Unele au fost concepute să se deplaseze prin spațiul unui singur focar, în timp ce altele au fost concepute pentru a sintetiza un câmp mai complex cu o configurație specifică pentru a acoperi imediat volumul tumoral necesar. La început, pentru a simplifica electronica și a reduce dimensiunea acesteia, numărul de canale a fost minimizat [4] [5] . Cu toate acestea, proiectele ulterioare ale rețelelor cu geometrie plată, sferică sau cilindrică au presupus utilizarea tuturor elementelor [6] [7] . În special, a fost dezvoltat proiectarea unui grătar sector-vortex [8] , care a făcut posibilă crearea unui focar inelar de diferite diametre.
La începutul anilor 1990, a fost propus un design de zăbrele cu elemente montate pe o parte a unei suprafețe sferice [9] . Acest lucru face posibilă combinarea metodei de focalizare electronică cu cea geometrică și, astfel, obținerea celui mai mare câștig de rețea. De atunci, acest design a devenit cea mai populară dintre toate opțiunile disponibile pentru matricele terapeutice bidimensionale.
În 1988 s-a arătat pentru prima dată posibilitatea de a crea două sau mai multe focare simultan cu ajutorul unei rețele [9] [10] . Posibilitatea de a crea un focar de încălzire sau distrugere folosind un set de focare special sintetizat a determinat un interes deosebit în posibila utilizare a rețelelor bidimensionale puternice în chirurgie și hipertermie . Cu toate acestea, calculul fazelor și amplitudinilor semnalelor excitatoare necesare pentru aceasta pe elemente, al căror număr în matricele terapeutice moderne poate depăși 1000, necesită dezvoltarea unor algoritmi speciali de calcul. Această problemă a fost rezolvată în [10] , unde a fost prezentată o metodă de sinteză a câmpurilor ultrasonice multifocale, care face posibilă determinarea fazelor și amplitudinilor semnalelor necesare pentru a crea un anumit nivel de câmp într-un număr de „puncte de control” într-un volum dat. Sensul fizic al acestei metode, care se numește „pseudo-invers” [10] , este următorul. M focare sunt prezentate ca surse de sunet imaginare situate pe un anumit plan, iar apoi se calculează distribuția totală amplitudine-fază în centrul elementelor matricei, care se obține prin pornirea simultană a acestor surse. Dacă acum aplicăm elementelor matricei semnale cu distribuția amplitudine-fază indicată, schimbând semnul fazei, atunci vom obține focarele M necesare în planul indicat. În principiu, folosind metoda „pseudo-inversă”, este posibil să se creeze o zonă de influență de orice dimensiune și configurație dată. La calcularea câmpurilor ultrasonice multifocale se folosesc metode de optimizare care fac posibilă obținerea unui număr dat de focare cu aceleași amplitudini pe toate elementele și astfel obținerea puterii acustice maxime a matricei [10] .
Motivul pentru posibilitatea utilizării unei matrice de fază liniară intracavitară pentru tratamentul chirurgical al prostatei a fost prezentat într-o lucrare teoretică [11] . Esența acestei abordări se bazează pe utilizarea energiei emise de toate elementele matricei pentru a genera unul sau (rar) mai multe focare care se mișcă electronic în spațiul tridimensional.
La sfârșitul anilor 1990, a început să se dezvolte activ ideologia randomizării aranjamentului elementelor pe suprafața grătarului, ceea ce a condus la o îmbunătățire semnificativă a calității câmpurilor acustice create de grătar [12] [13] .
Cea mai cunoscută aplicație a matricelor liniare fază în medicină este tratamentul chirurgical al bolilor prostatei (prostata). Scopul este de a distruge tumora de prostată, sau cel puțin de a reduce semnificativ volumul acesteia. Grila este introdusă prin rect (transrectal), în timp ce un balon de cauciuc cu pereți subțiri umplut cu apă este folosit pentru a crea contact acustic între grilă și țesuturi. Distanța de la peretele rectului până la locul necesar de distrugere în prostată este de la 2 la 5 cm, iar dimensiunea transversală a prostatei nu depășește de obicei 4 cm. Se știe că dispozitivele Sonablate [14] și Ablatherm [15] sunt folosite pentru a distruge țesuturile prostatei , al căror element de lucru este un traductor de focalizare cu un singur element cu o distanță focală fixă.
. Aceasta înseamnă că dacă este necesară modificarea adâncimii de influență, este necesară schimbarea unui emițător cu altul, având o distanță focală diferită și reconfigurarea sistemului de focalizare. Evident, matricele fază sunt mult mai flexibile și promițătoare în acest sens, permițându-vă să mutați electronic focalizarea prin țesutul prostatic, precum și să creați mai multe focare dacă este necesar. Posibilitatea de a utiliza o matrice de fază liniară intracavitară pentru tratamentul chirurgical al prostatei a fost pusă în practică în mod independent de două grupuri - americani [16] [17] și anglo-rusi [18] [19] . În acest din urmă caz, matricea a constat din 70 de elemente de 1 mm lățime, 15 mm lungime și grosime, corespunzătoare unei frecvențe de operare de 1 MHz (1,72 mm) [19] .
. Matricea a fost echipată cu o antenă de rezonanță magnetică (MR), care a făcut posibilă vizualizarea zonei afectate.
Studiile experimentale au arătat [19] că utilizarea unei rețele liniare cu parametrii specificați permite mișcarea focalizării în cel puțin 30 până la 60 mm în direcția axială și ± 20 mm în direcția perpendiculară pe aceasta, ceea ce corespunde cu dimensiunea prostatei. În acest caz, nivelul maximelor de intensitate secundară în planul focal a fost semnificativ mai mic de 10% din intensitatea maximă la focalizare și nu mai mare de 10% lângă suprafața dispozitivului.
Proiectele altor grilaje pentru chirurgia prostatei sunt descrise într-un număr de lucrări [20] [21] [22] [23] și discutate în detaliu în cărți [2] [3] .
Până la începutul anilor 2000, majoritatea rețelelor bidimensionale erau regulate, adică elementele din ele erau instalate pe suprafața rețelei într-un mod obișnuit: sub formă de pătrate, inele sau hexagoane. Dispunerea elementelor sub formă de pătrate, care, după cum au arătat studiile ulterioare, poate fi recunoscută drept cea mai nefericită modalitate de plasare a elementelor, a fost timp de mulți ani cea mai populară dintre toate metodele utilizate [9] [24] [25 ]. ] [26] [27 ] [28] .
Astfel, la sfârșitul anilor 1990, a fost dezvoltat, fabricat și testat o matrice în condiții in vivo sub forma unei părți dintr-o carcasă sferică cu o rază de curbură de 10 cm și un diametru de 12 cm la o frecvență de 1,1 MHz, care consta din 256 de elemente dispuse sub formă de pătrate [29] [30] . Spre deosebire de modelele anterioare ale rețelelor sferice bidimensionale [9] , rețeaua a fost realizată nu din elemente individuale, ci dintr-o singură bucată de material piezocompozit cu conectivitate 1-3.
De la începutul anilor 2000, utilizarea ultrasunetelor focalizate pentru a influența țesuturile profunde ale creierului uman prin craniul intact a fost dezvoltată în mod semnificativ pentru a trata o serie de boli neurologice și a neuromodula structurile nervoase centrale. Pentru aceasta au fost dezvoltate mai multe modificări ale sistemelor de focalizare, realizate sub forma unei emisfere în care este plasat capul uman. De exemplu, în [31] , a fost descrisă și studiată o matrice axisimetrică pentru o frecvență de 0,665 MHz sub forma unei emisfere cu o rază de curbură de 15 cm și un diametru de 30 cm, constând din 64 de elemente de aceeași dimensiune ( the area of each of them was ~22 cm2 ) .
În 1999, a fost înființată compania InSighttech (Israel), scopul acesteia fiind să dezvolte tehnologii bazate pe utilizarea ultrasunetelor focalizate puternice sub control RMN. Au fost create și comercializate mai multe sisteme de focalizare cu ultrasunete: ExAblate 2000, 3000, 4000 și ExAblate Neuro . Acestea conțin 512-1024 elemente și au forma unei emisfere cu diametrul de 30 cm.Frecvențele diferitelor modificări sunt următoarele: 220-230 kHz, 650-660 kHz, 1 și 2,3 MHz [3] . Puterea acustică este de cel puțin 800 de wați. Grilele sunt realizate axisimetric. Sistemul ExAblate Neuro este conceput pentru a influența structurile profunde ale creierului printr-un craniu nedeschis și, prin urmare, utilizează frecvențe mai mici din intervalul specificat.
O sarcină importantă în dezvoltarea tuturor rețelelor în fază este reducerea nivelului maximelor de intensitate secundară în câmpul creat de acesta. Natura lor fizică este în mare măsură legată de prezența elementelor aranjate discret în matrice, ceea ce este echivalent cu plasarea unei singure grile sau traductor de grilă în fața suprafeței. Apariția unor astfel de maxime poate duce la apariția unui „punct fierbinte” departe de locul impactului și la supraîncălzirea nedorită și chiar distrugerea structurilor din afara zonei de impact specificate. Rețeta clasică pentru a scăpa de lobii laterali din diagrama de radiație este ca distanța dintre centrele elementelor matricei să fie egală sau mai mică decât λ /2 [32] , unde λ este lungimea de undă, adică, de exemplu, ≤ 0,5 mm la frecvența de 1,5 MHz. Este imposibil să se îndeplinească această cerință în grile terapeutice puternice, deoarece pentru implementarea sa ar fi necesar să se utilizeze un număr extrem de mare de elemente și canale electronice. Se știe că nivelul lobilor laterali din diagrama de radiație matrice poate fi redus prin reducerea amplitudinii pe elementele matricei de la centrul său la periferie [32] . Cu toate acestea, rolul acestui efect nu este atât de mare încât, de dragul implementării sale, puterea acustică a grătarului ar trebui redusă drastic. În lucrări [16] [33] s-a studiat o metodă bazată pe utilizarea rețelelor liniare cu distanțe inegale între centrele elementelor. S-a dovedit că scăderea nivelului maximelor de intensitate secundară așteptată din cauza aperiodicității elementelor unui tablou liniar poate ajunge la 30–45% față de tablourile cu distanțe egale între elemente. Utilizarea semnalelor de bandă largă pentru alimentarea elementelor de matrice [34] nu este, de asemenea, foarte eficientă și nu a fost încă utilizată în design-uri de matrice reale.
Una dintre primele lucrări în care autorii și-au pus sarcina de a afla dacă încălcarea regularității aranjamentului elementelor face posibilă îmbunătățirea calității distribuțiilor de intensitate în câmpul creat de grătar a fost lucrarea lui Goss ( Goss ) cu colegii [12] . Ei au calculat câmpul reticulat cu o aranjare aleatorie a elementelor pe suprafața acestuia, dar efectul obținut a fost mic. Motivul a fost că raportul dintre diametrul elementului și lungimea de undă λ aleasă de autorii acestei lucrări a fost prea mare - 11,2. Cu alte cuvinte, modelul de radiație al unui astfel de element era foarte îngust. Influența dimensiunilor elementelor (și, în consecință, a direcționalității acestora) asupra capacității rețelelor de a muta focalizarea a fost discutată în [35] . Recomandările autorilor s-au rezumat la necesitatea de a reduce dimensiunea elementelor și simultan de a crește numărul acestora dacă diametrul volumului încălzit ar trebui să ajungă la 1 cm.
O metodă de îmbunătățire a calității câmpurilor acustice generate de rețele bidimensionale puternice, bazată pe utilizarea rețelelor „subțiate” cu elemente situate aleator pe suprafața grătarului, a fost fundamentată și studiată în detaliu în [13] [36] . S-a ajuns la concluzia că o calitate înaltă a distribuțiilor de intensitate a ultrasunetelor poate fi obținută în două condiții: o aranjare aleatorie a elementelor pe suprafața unui tablou bidimensional și un model de radiație suficient de larg al elementului. Estimările au arătat [13] [36] că dimensiunea maximă a elementelor, la care este încă posibil să se obțină o calitate satisfăcătoare a câmpului, nu este mai mare de 5 λ . Desigur, cu cât dimensiunea de undă a elementului este mai mică, cu atât capacitatea grătarului de a muta focalizarea în spațiu este mai mare.
În [13] [36] , caracteristicile câmpurilor ultrasonice generate de rețele aleatoare și regulate (sub formă de pătrate, inele și hexagoane) au fost comparate într-o gamă largă de valori ale parametrilor (frecvență, număr de elemente, matrice). diametru etc.). S-a dovedit că calitatea câmpurilor generate de rețele, evaluată prin capacitatea de a muta unul sau mai multe focare, precum și prin amplitudinea maximelor de intensitate secundară care apar în acest caz, a fost semnificativ mai mare pentru rețelele randomizate. În aceleași lucrări au fost elaborate criterii care permit compararea calității câmpurilor diferitelor rețele [13] [36] .
O serie separată de lucrări a fost dedicată studiului capacității rețelelor de a crea și de a muta în spațiu un număr mare de focare (de exemplu, 16 sau 25) [36] [37] , [38] , ceea ce este deosebit de important pentru hipertermie tumorală. Metodele numerice pentru calcularea câmpurilor acustice cu focalizare unică și cu focalizare multiplă sunt detaliate într-o serie de lucrări [13] [36] [37] . Recent, a fost dezvoltată o metodă de calcul expres bazată pe aplicarea unei soluții analitice în câmpul îndepărtat al fiecăruia dintre elemente [39] .
Primele modele reale de grile randomizate au fost realizate și studiate experimental la Universitatea din Paris [40] și la Imperial College, Londra [41] .
. Parametrii acestor rețele sunt apropiați unul de celălalt și de cei propuși în [13] [36] [37] . Randomizarea distribuției elementelor într-o rețea bidimensională a fost folosită și de Philips Healthcare atunci când a creat un sistem de focalizare cu mai multe elemente pentru utilizare în clinică [42] [43] .
Printre diversele tehnologii bazate pe utilizarea ultrasunetelor focalizate de mare intensitate în medicină, în anii 2000. a apărut o nouă tehnologie, numită de autorul ei prof. Kane prin histotripsie prin analogie cu litotripsie [44] . Histotripsia este implementată folosind impulsuri ultrasonice extrem de intense, scurte (de obicei nu mai mult de 3-10 perioade), care permit fracționarea zonei țesutului țintă folosind un nor de bule de cavitație. În acest caz, dacă amplitudinea lobilor laterali din câmpul de rețea nu atinge pragul de cavitație, atunci distrugerea are loc numai la maximul principal. Acest lucru este deosebit de valoros atunci când se efectuează terapia printr-un craniu nedeschis. În plus, utilizarea acestei tehnologii evită supraîncălzirea oaselor craniului atunci când ultrasunetele puternice trec prin ele. A fost descris un sistem de focalizare puternic pentru impactul transcranian asupra structurilor creierului prin metoda histotripsiei [45] [46] .
Într-o lucrare recentă, a fost propus un design de matrice bidimensională care permite combinarea randomizării în aranjarea elementelor matricei cu o densitate mare a împachetării acestora și, prin urmare, cu puterea acustică maximă posibilă a matricei [47] . Acest lucru se realizează prin aranjarea elementelor pe suprafața rețelei sub formă de spirale.
Discuția rezultatelor studiilor teoretice și experimentale, care indică un potențial semnificativ pentru utilizarea unor grile terapeutice puternice în medicină, face obiectul a sute de articole și a unui număr de cărți [2] [3] . Domeniile promițătoare de aplicare clinică a grătarelor sunt: oncologia, distrugerea țesuturilor de prostată (prostată), chirurgia fibromului uterin, litotripsia, hipertermia, stimularea structurilor nervoase receptorilor. Sunt prezentate posibilitățile de utilizare a rețelelor bidimensionale în cardiologie, pentru tratamentul glaucomului și impactul asupra țesuturilor situate în spatele toracelui, precum și în chirurgia plastică și cosmetologie [2] [3] .
Matricele în faze au fost utilizate cu succes pentru a viza tumorile intracerebrale cu ultrasunete focalizate printr-un craniu nedeschis, precum și pentru a neuromodula structurile creierului. Unele dintre noile caracteristici au fost deja confirmate în studiile preclinice, în timp ce altele sunt încă studiate în laboratoare. Matricele semisferice fază au fost deja folosite în clinicile neurologice pentru tratamentul durerii neuropatice [48] , tratamentul tremorului esențial [49] și al bolii Parkinson. S-au obținut rezultate încurajatoare privind utilizarea ultrasunetelor focalizate pentru distrugerea unei tumori intracerebrale - glioblastom [50] , nevralgie de trigemen [51] , precum și hemoragii intracerebrale [52] și boala Alzheimer . S-a demonstrat și posibilitatea utilizării ultrasunetelor focalizate de mare putere pentru a influența bariera hemato- encefalică a creierului, precum și capacitatea de a întări sistemul imunitar uman pentru a lupta împotriva cancerului [2] [3] .
Testarea nedistructivă ( NDT ) este o denumire comună pentru o serie de tehnologii care fac posibilă stabilirea integrității interne a diferitelor structuri și materiale fără distrugerea acestora și, adesea, chiar și fără demontare. Și unele sarcini NDT pot fi rezolvate fără a opri procesul de producție.
Testarea nedistructivă este cea mai importantă soluție tehnologică în producția și exploatarea instalațiilor și structurilor industriale deosebit de critice: în energia nucleară, transportul petrolului și gazelor, producția chimică și depozitarea substanțelor periculoase, în industria aeronautică și în industria rachetelor, în producția de unități foarte încărcate (de exemplu, turbine eoliene) și multe altele.
Capacitatea de a identifica defecte amenințătoare în aceste zone și în alte zone similare, atât în etapa de producție, cât și în timpul funcționării, crește dramatic fiabilitatea și siguranța potențial periculoase, dar absolut necesare pentru oameni, structuri și industrii.
În zilele noastre, există destul de multe tehnologii capabile să rezolve astfel de probleme, chiar și o simplă enumerare va lua mult spațiu și timp. Deci pe scurt:
Radiații - obiectul studiat este translucid cu radiații (cel mai adesea cu raze X). Ei bine, la fel ca fluorografia, la care ne supunem în mod regulat (la urma urmei, toată lumea ar trebui să aibă un pașaport fluorografic cu semne anuale de trecere). O sursă de raze X funcționează în fața obiectului care se verifică, iar în spatele acestuia se află o peliculă sau un panou digital care captează imaginea. Dacă totul este curat în imagine - nu există defecte, pacientul este sănătos (cel puțin deocamdată), dacă defecte sunt vizibile... Ei bine, bineînțeles, contactați un specialist de specialitate.
Dezavantajul acestei metode este că în industrie nu trebuie să se ocupe de materiale care sunt aproape transparente pentru razele X, cum ar fi pieptul nostru, ci cel mai adesea cu metale (de obicei oțel). Prin creșterea puterii sursei, este posibil să se lumineze oțelul, dar de o grosime rezonabilă. Și din nou, trebuie să existe acces pentru echipamentele NDT de ambele părți ale structurii testate, ceea ce nu este întotdeauna disponibil în realitate. De asemenea, lucrul cu surse de radiații necesită implementarea unor măsuri speciale de siguranță pentru personal.
Substanțe penetrante (capilare) - tratarea produsului de testat cu un lichid special (penetrant), care are capacitatea de a pătrunde în cele mai fine defecte ale produsului, dacă există. Metoda este bună pentru rezervoarele critice (atunci se numește detectarea scurgerilor - nu înțeleg de ce nu a fost încă folosită pe ISS pentru a căuta scurgeri de aer din modulul Zvezda). Metoda este convenabilă pentru detectarea fisurilor care ies la suprafață, dar, din păcate, este neputincioasă în căutarea defectelor interne. Și necesită și respectarea măsurilor de siguranță, deoarece trebuie să pulverizați o cantitate semnificativă de diferite substanțe chimice.
Curenți turbionari - obiectul de studiu este expus câmpului magnetic al unui emițător de inducție (bobină), care generează în el curenți turbionari (curenți Foucault). Efectul este acum bine cunoscut de mulți care folosesc aragazul cu inducție. O astfel de sobă nu încălzește arzătorul, ci încălzește vasele instalate pe ea - tocmai datorită excitării acestor curenți Foucault în acest vas.
Dispozitivele de testare nedistructivă cu curenți turbionari nu încălzesc piesa studiată, deoarece se folosesc curenți foarte mici. Puterea curenților utilizați este suficientă doar pentru a excita curenții turbionari în materialul studiat. Curenții turbionari excitați în material, la rândul lor, creează un câmp magnetic, prin analiza căruia se poate determina fără ambiguitate abaterea de la citirile normale. Metoda este deosebit de eficientă pentru detectarea defectelor de suprafață, chiar și a celor mai microscopice fisuri care nu sunt vizibile cu ochiul liber. Și un mare plus - fără radiații periculoase sau substanțe chimice pulverizate.
Dezavantajul este același cu cel al aragazelor cu inducție de bucătărie - nu toate vasele pot fi folosite pe ele. Vasele din aluminiu și aliajele sale, majoritatea claselor de oțel inoxidabil și cu atât mai mult cuprul, ceramica etc. nu funcționează. Deși dispozitivele moderne de testare nedistructivă funcționează cu o gamă mult mai largă de materiale, acestea sunt doar conductoare electric.
Ultrasunete - piesa studiată este translucidă cu vibrații ultrasonice, iar ecoul de la acest ultrasunete este analizat. Ei bine, la fel ca în filmele cu detectivi: detectivul bate în gresia parchetului - ecoul este sonor, ceea ce înseamnă că nu există nimic. Și deodată un răspuns surd - acesta este memoria cache găsită.
Radiația ultrasonică este creată de un traductor piezoelectric (PT), un produs realizat dintr-un material special care își schimbă dimensiunea sub influența unui câmp electric aplicat acestuia. Furnizarea unei tensiuni alternative de înaltă frecvență duce la vibrația sondei cu această frecvență, iar dacă acest traductor are contact fizic cu piesa testată, aceste vibrații se propagă în ea.
Principiul controlului ultrasonic este în esență ecolocația, ca la delfini sau lilieci. Vibrațiile sonore din materialul testat sunt reflectate de limitele acestui material și, dacă există, de defectele acestuia. Particularitatea materialului din care este făcută sonda este că nu numai că „tremură” atunci când i se aplică o tensiune alternativă, ci și, exact opusul, generează impulsuri electrice atunci când este expus undelor sonore reflectate.
Analiza acestor impulsuri de răspuns face posibilă înțelegerea dacă există o „cache” în zona testată care trebuie deschisă.
Dezvoltarea tehnologiei a condus la utilizarea matricelor în fază (PA) în astfel de dispozitive. Un astfel de dispozitiv constă dintr-un set (matrice) de traductoare piezoelectrice. Aplicarea tensiunii elementelor acestei matrice nu toate odată, ci element cu element conform formulei corespunzătoare, este echivalentă cu radiația unui element „mare” de către un fascicul cu caracteristicile necesare. Mai mult, direcția acestui fascicul poate fi schimbată rapid electronic prin programul de control. Aceasta poate fi o scanare liniară pentru a căuta coroziune pe suprafața maximă sau concentrarea asupra unui punct în care, de exemplu, operatorul trebuie să utilizeze mai multă putere atunci când inspectează o zonă complexă de sudură.
Astfel, un detector de defecte cu ultrasunete cu o matrice în fază poate verifica într-o singură trecere nu o zonă mică de sub el, ci întreaga zonă din partea care este verificată.
Detectoarele de defecte PD sunt acum cele mai promițătoare - sunt dispozitive universale capabile să „vadă prin” și să analizeze detaliile și structurile realizate dintr-o mare varietate de materiale și o varietate de dimensiuni și configurații. Sunt sigure de utilizat, vă permit să salvați toate datele de control și fac posibilă evaluarea parametrilor defectelor în trei dimensiuni.
Metodele de testare nedistructivă cu ultrasunete sunt în continuă dezvoltare. În 1975, a fost publicată tehnica TOFD (difracția timpului de zbor). Această metodă mai este numită și metoda „time-of-flight”, traducerea literală a numelui englezesc, deși în rusă ar fi „metoda de difracție a timpului” ar fi corectă. În a doua jumătate a anilor 80 ai secolului trecut, a început să câștige popularitate datorită apariției unor computere suficient de puternice, dar în același timp portabile, capabile să proceseze rezultatele măsurătorilor chiar la locul de control.
Esența metodei este că TOFD analizează timpul de tranzit al unui impuls ultrasonic pentru a determina poziția și dimensiunea sursei de reflexie. Măsurarea convențională a semnalului reflectat este o metodă relativ nesigură pentru determinarea mărimii defectelor, deoarece amplitudinea acestui semnal depinde în mod semnificativ de orientarea fisurii și de direcția fasciculului ultrasonic al emițătorului PET.
În cazul TOFD, o pereche de sonde cu ultrasunete sunt plasate pe părțile opuse ale obiectului analizat (de exemplu, o sudură). Una dintre sonde, emițătorul, emite un impuls ultrasonic, care este preluat de sonda de pe cealaltă parte, receptor. În obiectele intacte, sonda receptor primește semnale de la două unde: una care călătorește de-a lungul suprafeței și cealaltă care este reflectată de peretele îndepărtat. În prezența unei fisuri, are loc difracția unei unde ultrasonice, care se reflectă în principal din vârfurile fisurii. Folosind timpul de tranzit cunoscut (măsurat și calculat) al pulsului, adâncimea marginii fisurii poate fi calculată foarte precis folosind trigonometrie simplă și automat, folosind un computer.
În dispozitivele moderne, nici măcar nu este necesară o pereche de receptor-emițător pe ambele părți ale obiectului scanat, un transmițător și un receptor „inteligent” sunt suficiente pe o parte, din partea de scanare.
Olympus, unul dintre cei mai importanți producători mondiali de instrumente de testare nedistructivă, produce dispozitive, în special, familia Omniscan, în care sunt implementate toate metodele moderne NDT. „Clopotele și fluierele” precum GPS-ul încorporat, o cantitate mare de memorie pentru înregistrarea rezultatelor nu sunt cel mai important lucru. Și ceea ce este cu adevărat important, aceste dispozitive combină cea mai mare fiabilitate, funcționalitate puternică și ergonomie excelentă.