Lamb: a simulation tool for air-coupled lamb wave based ultrasonic NDE systems

La técnica de las ondas de Lamb acopladas por aire representa un importante avance en el área de los Ensayos No Destructivos (END) de materiales laminares. Sin embargo la compleja naturaleza de las vibraciones mecánicas encontradas en acústica, hacen que el análisis y el estudio de esta área del conocimiento sea un tema muy complejo. De allí que la posibilidad de contar con una herramienta de simulación de software que permita la evaluación y prueba de diferentes configuraciones de excitación y recepción acústica utilizando la flexibilidad de un modelo de computadora sea de una gran utilidad y ayuda. El objetivo de la presente tesis es proveer al área de los END con un software de simulación gratuito: The LAMB Matlab® toolbox basado en el modelo del software libre de la GNU. El software es capaz de simular el comportamiento de sistemas de END basados en ondas de Lamb acopladas por aire en láminas isótropas simples utilizando transductores tipo array. El programa se basa en un arreglo tipo C-scan de un sistema de END y está compuesto por tres bloques principales: 1) Excitación, 2) Propagación y 3) Recepción. La verificación individual del funcionamiento de dichos módulos se presenta a lo largo de la tesis mediante una serie de comparaciones entre simulaciones y datos experimentales provenientes de diferentes pruebas. Por otro lado, la validación del programa completo se llevo a cabo por medio de experimentos en láminas de cobre y aluminio; utilizando un sistema real de END por ondas de Lamb acopladas en aire mediante arrays cóncavos. La influencia negativa en el desempeño general de dicho sistema de END real basado en este tipo de transductores se comprobó efectivamente mediante el simulador desarrollado. Esto se debió fundamentalmente al efecto de directividad de los sensores individuales en los transductores y a la simetría cóncava de los arrays. Para emular este comportamiento la tesis presenta un modelo geométrico bidimensional simple de un filtro espacial, junto a las simulaciones de un nuevo tipo de array plano propuesto. El programa desarrollado comprobó así mismo la naturaleza coherente de los campos acústicos emitidos en aire por las láminas sujetas a vibraciones de Lamb. Esto se realizó mediante la implementación de un conformador de haz simple de suma y demora; constituyéndose así la etapa inicial de procesamiento de señal del bloque de recepción del programa. El objetivo principal del presente trabajo fue contribuir con un modelo operativo de si