Sistema de espectrometría vibroacústica para el análisis no destructivo de materiales

El grupo de investigación "Radiation and Sensing Group" de la Universidad de Alcalá presenta un sistema de análisis no destructivo de materiales y estructuras, mediante el estudio espectral de las excitaciones vibroacústicas indirectas de los materiales analizados.

Mediante este sistema es posible realizar el análisis in situ de materiales y estructuras sin necesidad de tratamientos previos, solucionando con ello la necesidad de utilizar líquidos de acoplamiento que emplean los actuales sistemas basados en ultrasonidos.

El grupo busca alcanzar acuerdos de licencia, de colaboración o acuerdos comerciales con asistencia técnica, con empresas del sector de la agroalimentación, farmacia, construcción, cerámica, madera, corcho y otros materiales.

Se trata de un sistema de análisis de las propiedades y defectos de materiales sin necesidad de tratamiento específico. Como es el caso de poder detectar defectos ocultos en piezas en la propia línea de producción en tiempo real o caracterización de propiedades químicas y mecánicas de los materiales, bien en bruto o manufacturados. Además, el sistema es aplicable a prácticamente cualquier tipo de material (fluido, sólido o compuesto).

El sistema propuesto consiste en una plataforma aislada que permite la producción de señales vibroacústicas por impacto indirecto sobre una lámina resonante capaz de excitar los materiales bajo estudio.

La energía de excitación del material se transfiere por medio de la vibración por impacto de una lámina vibrante a frecuencias de sonido audible. El acoplamiento entre el material y la lámina vibrante va a provocar modificaciones en las características espectrales de emisión de la lámina vibrante, cuyo análisis permite determinar la respuesta del material y sus propiedades mecánicas, químicas y estructurales.

El sistema que se propone está constituido por:

1. Una plataforma antivibración de bajo coste
2. Estructura de soporte de lámina vibrante realizada con el mismo material que la plataforma antivibración.
3. Una lámina cuadrada de vidrio (lámina vibrante) cuyas frecuencias de vibración se encuentran en el margen audible
4. Plataforma soporte para el micrófono
5. Péndulo de acero
6. Micrófono de condensador o electreto

Equipo hardware tipo PC conectado al micrófono para la obtención de los datos registrados, con software de procesado de sonido y audio.

• Actualmente la práctica totalidad de los sistemas de análisis no destructivo de materiales basados en técnicas acústicas, utilizan ultrasonidos. Sin embargo, la invención propuesta trabaja en el margen audible lo que provoca, como veremos en el apartado de ventajas competitivas, una disminución de los costes y de la complejidad técnica de los análisis, que pueden realizarse in situ.
• Al trabajar el margen audible, no es necesario emplear geles que permitan adaptar las impedancias acústicas entre el instrumento de medida y el material.
• Permite el análisis mediante impacto indirecto de materiales, tanto sólidos como fluidos.