Confronto con lo strumento commerciale Nortec 600

A valle dell’analisi dei risultati, effettuata nei paragrafi precedenti, le prestazioni della sonda realizzata, sono state confrontate con quelle di uno strumento commerciale, il Nortec® 600 della Olympus.

Il Nortec® 600, Fig.4.19, è uno strumento portatile realizzato appositamente per il rilevamento di difetti con il metodo delle correnti indotte, in grado di soddisfare le esigenze del grado IP66, e conforme alla norma EN-15548. Questo strumento si basa sull’analisi dell’impedenza, e presenta diversi modelli di sonde, a seconda delle esigenze, [72].

Figura 4.19: Strumento commerciale Nortec 600 della Olympus

Per il confronto con la sonda realizzata, e in funzione dei campioni da analizzare, sono state considerate due diversi tipi di sonde disponibili:

• Sonde di superficie: concepite per il rilevamento di cricche superficiali, in grado di lavorare ad alte frequenze (200-500 kHz), Fig.4.20 a);

• Sonde spot: usate per la ricerca di difetti sopra e sotto le superfici. Caratterizzate da un ampio diametro delle bobine e dal funzionamento a bassa frequenza (2-5 kHz), Fig.4.20 b).

Le sonde sono state collocate sul braccio meccanico del sistema di movimentazione di precisione, descritto nel §3.3.1, comandato da un personal computer (PC). Inoltre, il PC esegue un software di automazione sviluppato in LabView™, per l’acquisizione dei dati dallo strumento. Tale software acquisisce direttamente dallo strumento i

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risultati della misurazione. L’interfaccia tra il PC e lo strumento avviene mediante porta seriale.

Figura 4.20: Sonde EC di superficie (a) e spot (b) dello strumento Nortec 600

I dati vengono elaborati utilizzando un software adeguato sviluppato in ambiente Matlab™. Essendo il Nortec600 uno strumento che opera sull’analisi dell’impedenza, [72], il software sviluppato analizza le variazioni di modulo e fase dell’impedenza della sonda dello strumento, del rapporto segnale-rumore (SNR), ed inoltre fornisce una mappa tridimensionale della zona analizzata.

Per il confronto delle prestazioni, sono stati analizzati sia campioni con cricche superficiali, sia campioni con cricche annegate, mentre per l’analisi della capacità di rilevamento del difetto, si è utilizzata la figura di merito descritta nel §3.4, ossia il SNR.

4.7.1 Analisi dei risultati sperimentali

Un confronto, tra le prestazioni della sonda realizzata e lo strumento commerciale Nortec 600, viene eseguito considerando inizialmente i campioni con cricche superficiali. In dettaglio, le prove sono state eseguite considerando i campioni relativi al caso n.2, n.7 e n.8 di tabella 4.

Per eseguire le prove con il Nortec 600 è stata utilizzata la sonda di superficie, impostando la frequenza di analisi pari a 500 kHz.

La figura da 4.21 mostra i risultati qualitativi, in termini di mappe dei colori ottenuti con il Nortec 600 per i casi considerati.

La scala dei colori va dal blu scuro (valori più bassi) al giallo (valori più alti). Come già descritto nel §3.4.1, nella zona priva di difetti, maggiore è il rumore, maggiore è la presenza di pixel verdi; invece, più basso è il rumore, più uniforme è la distribuzione

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di pixel blu. Le mappe dei colori di Fig.4.21 mostrano un basso rumore ed evidenziando la presenza del difetto al centro della mappa (pixel gialli).

Figura 4.21: Mappa dei colori ottenuta utilizzando lo strumento Nortec 600 con la sonda di superficie sui casi n.2 (a), n.7 (b) e n.8 (c)

La figura 4.22 mostra i valori di SNR ottenuti con lo strumento Nortec 600 per i casi considerati. Questa figura riporta anche una linea di soglia al valore di 3 dB che rappresenta convenzionalmente il SNR minimo che è significativamente più alto del rumore. Si può notare come, tutti i valori di SNR ottenuti con lo strumento commerciale siano maggiori del valore di soglia di 3 dB.

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Figura 4.22: Comparazione dei SNR calcolati per lo strumento Nortec 600 con la sonda di superficie sui casi n.2, n.7 e n.8.

In dettaglio, la Fig.4.22 mostra il comportamento del SNR per una cricca sottile superficiale, con la scansione ortogonale di lunghezza 1 mm, caso n. 2, per una cricca sottile superficiale, con la scansione ortogonale di lunghezza 5 mm, caso n.7, e per una cricca sottile superficiale, con la scansione parallela, di lunghezza 5 mm, caso n.8.

Un ulteriore confronto, con lo strumento commerciale Nortec 600, viene eseguito considerando i campioni con cricche annegate. In dettaglio, le prove sono state eseguite considerando i campioni relativi al caso n.1, n.10 e n.12 di tabella 4.

Per eseguire le prove con il Nortec 600 è stata utilizzata la sonda spot, impostando la frequenza di analisi pari a 2 kHz.

La figura 4.23 mostra i risultati qualitativi, in termini di mappe dei colori ottenuti con il Nortec600. Le mappe dei colori di Fig.4.23 mostrano una rumorosità molto accentuata, rendendo difficoltosa l’identificazione della presenza del difetto.

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Figura 4.23: Mappa dei colori ottenuta utilizzando lo strumento Nortec 600 con la sonda di superficie sui casi n.1 (a), n.10 (b) e n.12 (c)

Infine, la Fig.4.24 mostra il comportamento del SNR per i casi considerati. Nel dettaglio, per una cricca sottile annegata, con la scansione ortogonale di lunghezza 1 mm, caso n.1, per una cricca sottile annegata, con la scansione ortogonale di lunghezza 8 mm, caso n.10, e per una cricca sottile annegata, con la scansione parallela, di lunghezza 8 mm, caso n.12. Si può notare come, anche in questa situazione, tutti i valori di SNR ottenuti con lo strumento commerciale siano maggiori del valore di soglia di 3 dB.

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Figura 4.24: Comparazione dei SNR calcolati per lo strumento Nortec 600 con la sonda spot sui casi n.1, n.10 e n.12.

Attraverso la Fig.4.21 e la Fig.4.24 è possibile eseguire alcune osservazioni: a. Sia in caso di cricche superficiali che annegate, i valori del SNR sono

sempre maggiori del valore di soglia di 3 dB, quindi lo strumento commerciale identifica sempre la presenza del difetto;

b. confrontando i valori di SNR ottenuti per cricche superficiali, Fig.4.21, con quelli offerti dalla sonda a doppio avvolgimento per gli stessi casi, riportati rispettivamente in Fig.4.15 b), Fig.4.16 a) e b), si osserva come già con correnti di eccitazione di 50 mA, la sonda realizzata offre prestazioni di SNR, per tutti e tre gli assi, che si attestano al di sopra dei 20 dB, mentre quelli dello strumento arrivano ad un massimo di 11 dB (caso n.8);

c. infine, confrontando i valori di SNR ottenuti per cricche annegate, Fig.4.24, con quelli offerti dalla sonda a doppio avvolgimento per gli stessi casi, riportati rispettivamente in Fig.4.15 a), Fig.4.17 a) e c), si osserva come, anche in questa situazione la sonda realizzata offre prestazioni di SNR, per

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tutti e tre gli assi, intorno ai 20 dB, già con correnti di eccitazione di 50 mA, mentre lo strumento arriva ad un massimo di 12 dB per il caso n.10.