O presente trabalho objetivou desenvolver e implementar, em escala laboratorial, uma rotina experimental com base em Imageamento por Ressonância Magnética Nuclear (IRMN) de modo a verificar seu potencial como metodologia não-destrutiva aplicável à inspeção quali- e quantitativa de água e hidrocarbonetos líquidos aprisionados no interior de células de núcleos-colméia utilizados na confecção de painéis-sanduíche compósitos estruturais de grau aeronáutico. Tentativas foram também realizadas no sentido de se observarem e caracterizarem danos por amassamento de núcleos-colméia, assim como de se detectar a presença de resina polimérica na forma sólida, visando, desta feita, verificar o uso do IRMN na inspeção de componentes previamente reparados e/ou contendo excesso de resina por falha do processo de manufatura. Concluiu-se que IRMN é uma poderosa ferramenta para a detecção e a quantificação de líquidos puros e compostos, ricos em hidrogênio, contidos nas células de núcleos de amostras extraídas de painéis-sanduíche compósitos. O potencial do IRMN na identificação, e, portanto, na discriminação entre os diversos fluidos se mostrou bastante promissor, desde que se empreguem ferramentas de processamento e análise computadorizada de imagens a partir de programas computacionais de reconhecimento de padrões via redes neurais artificiais e/ou sistemas com base em conhecimento. A técnica de IRMN utilizada neste estudo não permitiu a captura de imagens de resina polimérica sólida, nem mesmo quando à esta foram adicionadas cargas de elementos intensificadores de sinais de RMN, tais como ferro e gadolíneo. Danos no núcleo-colméia tão pequenos quanto 1,0 mm de profundidade e 1,8 mm de diâmetro foram clara e inequivocamente imageados e delineados pela técnica IRMN, desde que estivessem permeados por fluido hidrogenado (ex. água). A quantificação de líquidos nos núcleos-colméia por intermédio de ferramentas computacionais simples (processadores e analisadores de imagens) foi muito bem sucedida no caso dos líquidos com relativamente alto ponto de fulgor, pois as massas fluidas se mantiveram constantes por períodos de tempo significativamente longos no interior das células analisadas. / This work intended to develop and implement in laboratorial scale an experimental routine funded in Nuclear Magnetic Resonance Imaging (NMRI) in order to verify its potential as a non-destructive methodology for quali- and quantitative inspection of liquid water and hydrocarbons entrapped in honeycomb core cells utilized to build up aeronautical grade structural composite sandwich panels. Attempts were also carried out to observe and characterize crush damage of honeycomb core, as well as to detect solid polymer resin towards the use of NMRI to assess previously repaired components and/or containing in excess resin amount due to manufacturing process faults. It has been concluded that NMRI is a powerful tool in detecting and quantifying hydrogen-rich pure and compound liquids contained in core cells of composite sandwich samples. The NMRI potential in identifying and, therefore, discriminating several fluids has shown very promising as long as computed image processing and analysis tools are employed from pattern recognition software via artificial neural networks and/or knowledge-based systems. The utilized NMRI technique failed in imaging solid polymer resin, even when the latter was loaded with NMR-signal intensifier elements such as iron and gadolinium. Honeycomb core damages as small as 1.0 mm in depth and 1.8 mm in diameter were clearly and unambiguously imaged and delineated by the NMRI technique since they were permeated with hydrogenated fluid (ex., water). The quantification of liquids in honeycomb cores by means of simple computational tools (image processor and analyzer) was very successful in case of relatively high flash point fluids, insofar as their masses remained constant within the analyzed cells for significantly long periods of time.

O presente trabalho objetivou desenvolver e implementar, em escala laboratorial, uma rotina experimental com base em Imageamento por Ressonância Magnética Nuclear (IRMN) de modo a verificar seu potencial como metodologia não-destrutiva aplicável à inspeção quali- e quantitativa de água e hidrocarbonetos líquidos aprisionados no interior de células de núcleos-colméia utilizados na confecção de painéis-sanduíche compósitos estruturais de grau aeronáutico. Tentativas foram também realizadas no sentido de se observarem e caracterizarem danos por amassamento de núcleos-colméia, assim como de se detectar a presença de resina polimérica na forma sólida, visando, desta feita, verificar o uso do IRMN na inspeção de componentes previamente reparados e/ou contendo excesso de resina por falha do processo de manufatura. Concluiu-se que IRMN é uma poderosa ferramenta para a detecção e a quantificação de líquidos puros e compostos, ricos em hidrogênio, contidos nas células de núcleos de amostras extraídas de painéis-sanduíche compósitos. O potencial do IRMN na identificação, e, portanto, na discriminação entre os diversos fluidos se mostrou bastante promissor, desde que se empreguem ferramentas de processamento e análise computadorizada de imagens a partir de programas computacionais de reconhecimento de padrões via redes neurais artificiais e/ou sistemas com base em conhecimento. A técnica de IRMN utilizada neste estudo não permitiu a captura de imagens de resina polimérica sólida, nem mesmo quando à esta foram adicionadas cargas de elementos intensificadores de sinais de RMN, tais como ferro e gadolíneo. Danos no núcleo-colméia tão pequenos quanto 1,0 mm de profundidade e 1,8 mm de diâmetro foram clara e inequivocamente imageados e delineados pela técnica IRMN, desde que estivessem permeados por fluido hidrogenado (ex. água). A quantificação de líquidos nos núcleos-colméia por intermédio de ferramentas computacionais simples (processadores e analisadores de imagens) foi muito bem sucedida no caso dos líquidos com relativamente alto ponto de fulgor, pois as massas fluidas se mantiveram constantes por períodos de tempo significativamente longos no interior das células analisadas. / This work intended to develop and implement in laboratorial scale an experimental routine funded in Nuclear Magnetic Resonance Imaging (NMRI) in order to verify its potential as a non-destructive methodology for quali- and quantitative inspection of liquid water and hydrocarbons entrapped in honeycomb core cells utilized to build up aeronautical grade structural composite sandwich panels. Attempts were also carried out to observe and characterize crush damage of honeycomb core, as well as to detect solid polymer resin towards the use of NMRI to assess previously repaired components and/or containing in excess resin amount due to manufacturing process faults. It has been concluded that NMRI is a powerful tool in detecting and quantifying hydrogen-rich pure and compound liquids contained in core cells of composite sandwich samples. The NMRI potential in identifying and, therefore, discriminating several fluids has shown very promising as long as computed image processing and analysis tools are employed from pattern recognition software via artificial neural networks and/or knowledge-based systems. The utilized NMRI technique failed in imaging solid polymer resin, even when the latter was loaded with NMR-signal intensifier elements such as iron and gadolinium. Honeycomb core damages as small as 1.0 mm in depth and 1.8 mm in diameter were clearly and unambiguously imaged and delineated by the NMRI technique since they were permeated with hydrogenated fluid (ex., water). The quantification of liquids in honeycomb cores by means of simple computational tools (image processor and analyzer) was very successful in case of relatively high flash point fluids, insofar as their masses remained constant within the analyzed cells for significantly long periods of time.

Este trabalho descreve o desenvolvimento de um algoritmo para avaliar o grau de corrosão em paredes de oleodutos, através de ultrassom. O algoritmo desenvolvido será implementado em um circuito digital, fazendo parte de um sistema que poderá ser embarcado em pigs ultrassônicos para inspeção de dutos à procura de corrosão. O modelo matemático conhecido como filtro casado é usado como base do algoritmo, além de um método de detecção de picos para localização dos sinais de eco de ultrassom, provenientes das reflexões do sinal nas paredes dos dutos. Um dos problemas é a definição do sinal (e do filtro) que será utilizado, mas por meio de sinais sintetizados (signal design) uma grande gama de alternativas foi analisada e apenas algumas foram selecionadas para testes em experimentos. Por último os melhores sinais foram utilizados na inspeção de um corpo de prova feito à partir de um duto corroído, e os resultados são analisados. A detecção da primeira parede do oleoduto apresenta resultados promissores em comparação com a medição tridimensional das mesmas paredes. O sistema foi capaz de reconstruir o perfil da parede interna do duto com elevada verossimilhança, mesmo em regiões severamente corroídas. A detecção da segunda parede apresenta resultados satisfatórios para baixos níveis de corrosão, porém alguns problemas foram encontrados para níveis mais altos de corrosão, prejudicando a medição direta da espessura da parede nestas condições. / This work describes the development of an algorithm to evaluate the degree of corrosion in pipeline walls, using ultrasound. The developed algorithm will be implemented in a dedicated digital circuit that can be embedded in ultrasonic pigs for pipeline corrosion inspection. The algorithm is based on the mathematic model known as matched filter, besides a peak detection method for the location of ultrasound echoes, originated from the signal reflections in the pipeline walls. One problem is the determination of the signal (and filter) that should be used, but using a signal design approach a large number of possibilities could be analyzed and only a few was tested in experiments. Finally, the best signals were used to inspect a test specimen made of a corroded pipeline section, and the results were analyzed. The first wall detection shows promising results when compared to the results of a three-dimensional inspection of the same walls. It was possible to reconstruct the profile of the internal wall with good likelihood, even at badly corroded areas. The second wall detection shows some satisfactory results on low corrosion levels, but show some problems with high corrosion levels, compromising the direct measurement of the wall of the pipeline.

Este trabalho descreve o desenvolvimento de um algoritmo para avaliar o grau de corrosão em paredes de oleodutos, através de ultrassom. O algoritmo desenvolvido será implementado em um circuito digital, fazendo parte de um sistema que poderá ser embarcado em pigs ultrassônicos para inspeção de dutos à procura de corrosão. O modelo matemático conhecido como filtro casado é usado como base do algoritmo, além de um método de detecção de picos para localização dos sinais de eco de ultrassom, provenientes das reflexões do sinal nas paredes dos dutos. Um dos problemas é a definição do sinal (e do filtro) que será utilizado, mas por meio de sinais sintetizados (signal design) uma grande gama de alternativas foi analisada e apenas algumas foram selecionadas para testes em experimentos. Por último os melhores sinais foram utilizados na inspeção de um corpo de prova feito à partir de um duto corroído, e os resultados são analisados. A detecção da primeira parede do oleoduto apresenta resultados promissores em comparação com a medição tridimensional das mesmas paredes. O sistema foi capaz de reconstruir o perfil da parede interna do duto com elevada verossimilhança, mesmo em regiões severamente corroídas. A detecção da segunda parede apresenta resultados satisfatórios para baixos níveis de corrosão, porém alguns problemas foram encontrados para níveis mais altos de corrosão, prejudicando a medição direta da espessura da parede nestas condições. / This work describes the development of an algorithm to evaluate the degree of corrosion in pipeline walls, using ultrasound. The developed algorithm will be implemented in a dedicated digital circuit that can be embedded in ultrasonic pigs for pipeline corrosion inspection. The algorithm is based on the mathematic model known as matched filter, besides a peak detection method for the location of ultrasound echoes, originated from the signal reflections in the pipeline walls. One problem is the determination of the signal (and filter) that should be used, but using a signal design approach a large number of possibilities could be analyzed and only a few was tested in experiments. Finally, the best signals were used to inspect a test specimen made of a corroded pipeline section, and the results were analyzed. The first wall detection shows promising results when compared to the results of a three-dimensional inspection of the same walls. It was possible to reconstruct the profile of the internal wall with good likelihood, even at badly corroded areas. The second wall detection shows some satisfactory results on low corrosion levels, but show some problems with high corrosion levels, compromising the direct measurement of the wall of the pipeline.