Entre otras aplicaciones, el Grupo de Tratamiento de Señal (GTS) de la Universidad Politécnica de Valencia ha trabajado tradicionalmente en el campo de los ensayos no destructivos por ultrasonidos. el GTS ha desarrollado sofisticados algoritmos de procesado de señal para la detección y caracterización en materiales dispersivos. El procedimiento de inspección ultrasónica de materiales implica la obtención de un registro o señal mediante un equipo emisor-receptor de ultrasonidos. Este registro será posteriormente procesado para obterner información del material. La extracción de características puede realizarse calculando parámetros temporales y/o frecuenciales de los registros en cuestión. Estos parámetros contienen información que está relacionada con propiedades físicas de los materiales y que podrán ser empleados en definitiva para clasificar y caracterizar el material. El objetivo de la tesis es el de ampliar el conjunto de parémetros que se han venido usando de manera tradicional en el grupo. Los nuevos parámetros proponen un cambio de perspectiva mediante el uso de técnicas basadas en el tratamiento digital de imagen. Se presenta una colección de descriptores geométricos y de forma que serán aplicados a las imágenes obtenidas a partir de los diagramas tiempo-frecuencia. Los citados parámetros se aplicarán junto con los parámetros que componen el modelo tradicional, o versiones modificadas de éstos, a la caracterización ultrasónica de materiales dispersivos blandos. En la tesis se presenta un modelo matemático afín a los tipos de materiales que han sido evaluados en este trabajo. Se define así un esquema que modela en el dominio de la frecuencia el registro de señal procedente de la inspección ultrasónica del material. Se proponen y estudian además diferentes métodos con el objetivo de llevar a cabo el análisis espectral de la señal ultrasónica y se discuten diferentes alternativas para la obtención y mejora de los diagramas tiempo-frecuencia. / Gómez García, S. (2010). Descriptores Geométricos y de Forma: Aplicación a la caracterización ultrasónica de materiales [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/8722

[EN] This thesis considers new applications of non-Gaussian mixtures in the framework of statistical signal processing and pattern recognition. The non-Gaussian mixtures were implemented by mixtures of independent component analyzers (ICA). The fundamental hypothesis of ICA is that the observed signals can be expressed as a linear transformation of a set of hidden variables, usually referred to as sources, which are statistically independent. This independence allows factoring the original M-dimensional probability density function (PDF) of the data as a product of one-dimensional probability densities, greatly simplifying the modeling of the data. ICA mixture models (ICAMM) provide further flexibility by alleviating the independency requirement of ICA, thus allowing the model to obtain local projections of the data without compromising its generalization capabilities. Here are explored new possibilities of ICAMM for the purposes of estimation and classification of signals. The thesis makes several contributions to the research in non-Gaussian mixtures: (i) a method for maximum-likelihood estimation of missing data, based on the maximization of the PDF of the data given the ICAMM; (ii) a method for Bayesian estimation of missing data that minimizes the mean squared error and can obtain the confidence interval of the prediction; (iii) a generalization of the sequential dependence model for ICAMM to semi-supervised or supervised learning and multiple chains of dependence, thus allowing the use of multimodal data; and (iv) introduction of ICAMM in diverse novel applications, both for estimation and for classification. The developed methods were validated via an extensive number of simulations that covered multiple scenarios. These tested the sensitivity of the proposed methods with respect to the following parameters: number of values to estimate; kinds of source distributions; correspondence of the data with respect to the assumptions of the model; number of classes in the mixture model; and unsupervised, semi-supervised, and supervised learning. The performance of the proposed methods was evaluated using several figures of merit, and compared with the performance of multiple classical and state-of-the-art techniques for estimation and classification. Aside from the simulations, the methods were also tested on several sets of real data from different types: data from seismic exploration studies; ground penetrating radar surveys; and biomedical data. These data correspond to the following applications: reconstruction of damaged or missing data from ground-penetrating radar surveys of historical walls; reconstruction of damaged or missing data from a seismic exploration survey; reconstruction of artifacted or missing electroencephalographic (EEG) data; diagnosis of sleep disorders; modeling of the brain response during memory tasks; and exploration of EEG data from subjects performing a battery of neuropsychological tests. The obtained results demonstrate the capability of the proposed methods to work on problems with real data. Furthermore, the proposed methods are general-purpose and can be used in many signal processing fields. / [ES] Esta tesis considera nuevas aplicaciones de las mezclas no Gaussianas dentro del marco de trabajo del procesado estadístico de señal y del reconocimiento de patrones. Las mezclas no Gaussianas fueron implementadas mediante mezclas de analizadores de componentes independientes (ICA). La hipótesis fundamental de ICA es que las señales observadas pueden expresarse como una transformación lineal de un grupo de variables ocultas, normalmente llamadas fuentes, que son estadísticamente independientes. Esta independencia permite factorizar la función de densidad de probabilidad (PDF) original M-dimensional de los datos como un producto de densidades unidimensionales, simplificando ampliamente el modelado de los datos. Los modelos de mezclas ICA (ICAMM) aportan una mayor flexibilidad al relajar el requisito de independencia de ICA, permitiendo que el modelo obtenga proyecciones locales de los datos sin comprometer su capacidad de generalización. Aquí se exploran nuevas posibilidades de ICAMM para los propósitos de estimación y clasificación de señales. La tesis realiza varias contribuciones a la investigación en mezclas no Gaussianas: (i) un método de estimación de datos faltantes por máxima verosimilitud, basado en la maximización de la PDF de los datos dado el ICAMM; (ii) un método de estimación Bayesiana de datos faltantes que minimiza el error cuadrático medio y puede obtener el intervalo de confianza de la predicción; (iii) una generalización del modelo de dependencia secuencial de ICAMM para aprendizaje supervisado o semi-supervisado y múltiples cadenas de dependencia, permitiendo así el uso de datos multimodales; y (iv) introducción de ICAMM en varias aplicaciones novedosas, tanto para estimación como para clasificación. Los métodos desarrollados fueron validados mediante un número extenso de simulaciones que cubrieron múltiples escenarios. Éstos comprobaron la sensibilidad de los métodos propuestos con respecto a los siguientes parámetros: número de valores a estimar; tipo de distribuciones de las fuentes; correspondencia de los datos con respecto a las suposiciones del modelo; número de clases en el modelo de mezclas; y aprendizaje supervisado, semi-supervisado y no supervisado. El rendimiento de los métodos propuestos fue evaluado usando varias figuras de mérito, y comparado con el rendimiento de múltiples técnicas clásicas y del estado del arte para estimación y clasificación. Además de las simulaciones, los métodos también fueron probados sobre varios grupos de datos de diferente tipo: datos de estudios de exploración sísmica; exploraciones por radar de penetración terrestre; y datos biomédicos. Estos datos corresponden a las siguientes aplicaciones: reconstrucción de datos dañados o faltantes de exploraciones de radar de penetración terrestre de muros históricos; reconstrucción de datos dañados o faltantes de un estudio de exploración sísmica; reconstrucción de datos electroencefalográficos (EEG) dañados o artefactados; diagnóstico de desórdenes del sueño; modelado de la respuesta del cerebro durante tareas de memoria; y exploración de datos EEG de sujetos durante la realización de una batería de pruebas neuropsicológicas. Los resultados obtenidos demuestran la capacidad de los métodos propuestos para trabajar en problemas con datos reales. Además, los métodos propuestos son de propósito general y pueden utilizarse en muchos campos del procesado de señal. / [CA] Aquesta tesi considera noves aplicacions de barreges no Gaussianes dins del marc de treball del processament estadístic de senyal i del reconeixement de patrons. Les barreges no Gaussianes van ser implementades mitjançant barreges d'analitzadors de components independents (ICA). La hipòtesi fonamental d'ICA és que els senyals observats poden ser expressats com una transformació lineal d'un grup de variables ocultes, comunament anomenades fonts, que són estadísticament independents. Aquesta independència permet factoritzar la funció de densitat de probabilitat (PDF) original M-dimensional de les dades com un producte de densitats de probabilitat unidimensionals, simplificant àmpliament la modelització de les dades. Els models de barreges ICA (ICAMM) aporten una major flexibilitat en alleugerar el requeriment d'independència d'ICA, permetent així que el model obtinga projeccions locals de les dades sense comprometre la seva capacitat de generalització. Ací s'exploren noves possibilitats d'ICAMM pels propòsits d'estimació i classificació de senyals. Aquesta tesi aporta diverses contribucions a la recerca en barreges no Gaussianes: (i) un mètode d'estimació de dades faltants per màxima versemblança, basat en la maximització de la PDF de les dades donat l'ICAMM; (ii) un mètode d'estimació Bayesiana de dades faltants que minimitza l'error quadràtic mitjà i pot obtenir l'interval de confiança de la predicció; (iii) una generalització del model de dependència seqüencial d'ICAMM per entrenament supervisat o semi-supervisat i múltiples cadenes de dependència, permetent així l'ús de dades multimodals; i (iv) introducció d'ICAMM en diverses noves aplicacions, tant per a estimació com per a classificació. Els mètodes desenvolupats van ser validats mitjançant una extensa quantitat de simulacions que cobriren múltiples situacions. Aquestes van verificar la sensibilitat dels mètodes proposats amb respecte als següents paràmetres: nombre de valors per estimar; mena de distribucions de les fonts; correspondència de les dades amb respecte a les suposicions del model; nombre de classes del model de barreges; i aprenentatge supervisat, semi-supervisat i no-supervisat. El rendiment dels mètodes proposats va ser avaluat mitjançant diverses figures de mèrit, i comparat amb el rendiments de múltiples tècniques clàssiques i de l'estat de l'art per a estimació i classificació. A banda de les simulacions, els mètodes van ser verificats també sobre diversos grups de dades reals de diferents tipus: dades d'estudis d'exploració sísmica; exploracions de radars de penetració de terra; i dades biomèdiques. Aquestes dades corresponen a les següents aplicacions: reconstrucció de dades danyades o faltants d'estudis d'exploracions de radar de penetració de terra sobre murs històrics; reconstrucció de dades danyades o faltants en un estudi d'exploració sísmica; reconstrucció de dades electroencefalogràfiques (EEG) artefactuades o faltants; diagnosi de desordres de la son; modelització de la resposta del cervell durant tasques de memòria; i exploració de dades EEG de subjectes realitzant una bateria de tests neuropsicològics. Els resultats obtinguts han demostrat la capacitat dels mètodes proposats per treballar en problemes amb dades reals. A més, els mètodes proposats són de propòsit general i poden fer-se servir en molts camps del processament de senyal. / Safont Armero, G. (2015). New Insights in Prediction and Dynamic Modeling from Non-Gaussian Mixture Processing Methods [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/53913

Les enjeux économiques et sécuritaires majeurs portant sur l'évaluation de la pérennité des systèmes de précontrainte dans les ouvrages d'art conduisent au développement de nouvelles méthodes d'auscultation. Ces travaux représentent la contribution du LGCgE au programme national de recherche ANR ACTENA sur l'auscultation des câbles tendus non-accessibles. Les objectifs de ce travail sont la détermination du tracé des câbles de précontrainte et la détection des zones de défauts d'injection par thermographie infrarouge active. Le premier chapitre rappelle le contexte de cette étude, ainsi que les travaux antérieurs. L'introduction d'un mode de chauffage par induction conduit à une indétermination sur la présence éventuelle de défaut. Afin de lever cet artefact, le deuxième chapitre introduit une méthode originale de traitement fréquentiel des thermogrammes bruts basée sur une approche systémique dans le domaine fréquentiel. Une modélisation par éléments finis des spécimens expérimentaux permet d'étudier la diffusion et d'élaborer les paramètres expérimentaux. Le troisième chapitre expose les résultats expérimentaux obtenus sur trois spécimens de poutres. La procédure de traitement fréquentiel est appliquée aux séries de thermogrammes bruts obtenus. Les résultats sont discutés et mettent en avant l'intérêt des images de phase. Une approche quantitative est appliquée aux résultats de thermographie infrarouge dans le quatrième chapitre. La méthode d'inversion présentée permet la détermination de la diffusivité thermique du béton d'enrobage ainsi que son épaisseur. / The economical and security aspects of the durability of the prestressed concrete construction works lead to develop new non destructive testing methods. This work was developed within the framework of the ANR ACTENA French research project. The main arms are to contribute to the localization of prestressed tendon ducts or rebars and also to the detection of the poor filling defects. The context of this study and previous works are described in the chapter I. The introduction of an inductor heating provides a non uniformity of the heating. In order to avoid any misinterpretation of thermograms, a frequential method based on transfer functions is proposed in chapter II. A 3D numerical model of the experimental specimens is performed by finite element method. Chapter III shows experimental results for three concrete beam specimens. The frequential procedure is applied to the raw thermograms. The results are discussed and highlighted the interest of phase images. A quantitative approach is applied to infrared thermographical results in the chapter IV. Finally, an inverse method is proposed and allowed to the determination of thermal diffusivity and the thickness of the cover concrete.

Cette thèse s'intéresse à l'évaluation de la qualité de l'adhésion dans des assemblages structuraux métal/adhésif/composite carbone-époxy, assemblages utilisés dans l'industrie automobile et aéronautique. La qualité du collage est évaluée par méthodes non destructives grâce à des ondes guidées ultrasonores de type Lamb et SH. Un nouveau modèle numérique par éléments finis a été développé au cours de ce travail : il s'agit d'un modèle rhéologique aux interphases qui permet de tracer les courbes de dispersion des modes guidés dans les échantillons étudiés. Il permet aussi de prédire l'évolution de l'amplitude de ces modes et la répartition de l'énergie dans la structure suivant le niveau d'adhésion ou la présence d'un défaut de type kissing bond. Des échantillons à niveau d'adhésion connus et maîtrisés sont réalisés avec l'aide de physico-chimistes, où l'époxy est partiellement ou totalement réticulé, et où l'interface substrat/adhésif a subi différents traitements chimiques. En particulier sont étudiés des échantillons dont la dégradation du collage dans la structure n'est pas symétrique. Les résultats expérimentaux sont confrontés à ceux issus du modèle numérique. Ces résultats montrent qu'il est possible de caractériser deux niveaux d'adhésion proches et aussi de déterminer sur quelle interface (métal/adhésif ou composite/adhésif) le collage a été dégradé. L'utilisation d'un banc de mesure à transducteurs électromagnétiques acoustiques (EMAT) a permis l'étude de l'amplitude des modes SH. Des variations importantes de l'amplitude de certains modes ont été constatées lors du passage de l'onde d'une zone de bonne adhésion à une zone où le collage est dégradé. / This thesis focuses on the evaluation of the quality of adhesion in metal/adhesive/carbon-epox: structural assemblies used in the automotive and aerospace industry. The quality of the bonding i assessed by non-destructive methods using ultrasonic guided waves of the Lamb and SH types. A nev finite element numerical model was developed during this work: it is an interphase rheological mode that allows the dispersion curves of the guided modes to be plotted in the samples studied. It als( makes it possible to predict the evolution of the amplitude of these modes and the distribution o energy in the structure according to the level of adhesion or the presence of a kissing bond type defect. Samples with known and controlled adhesion levels are made with the help of physico chemists, 'where the epoxy is partially or totally crosslinked, and where the substrate/adhesivl interface has undergone different chemical treatments. In particular, samples are studied whos degradation of the bonding in the structure is not symmetrical. The experimental results are compare( with those from the numerical model. These results show that it is possible to characterize two clos levels of adhesion and also to determine on which interface (metal/adhesive or composite/adhesive the bonding has been degraded. The use of a measurement bench with electromagnetic acousti( transducers (EMAT) allowed thè study of the amplitude of the SH modes. Significant variations in th( amplitude of some modes have been observed when the wave passes from an area of good adhesioi to an area where the bonding is degraded.

Cette thèse vise à développer et à évaluer une méthode de décomposition de domaine avec recouvrement dans le cadre de la modélisation du contrôle non destructif (CND) par courants de Foucault (CF). L'objectif d'une telle approche consiste à éviter le remaillage systématique de l'intégralité du domaine d'étude lors du déplacement de l'un de ses éléments constitutifs(par exemple, déplacement de la sonde CF au dessus de la pièce contrôlée). Plus précisément, il s'agit de concevoir une méthode de décomposition de domaine avec recouvrement qui s'appuie sur la théorie apportée par la méthode des éléments finis avec joints. En plus de s'affranchir de la contrainte d'une interface d'échange invariante avec le mouvement, la technique décrite dans ce travail réalise des transferts d'information réciproques entre les domaines. Cette étude présente les résultats théoriques ainsi que numériques liés à la simulation magnétodynamique. Par ailleurs, l'intérêt d'une telle méthode est illustré par des applications sur des configurations bidimensionnelles de CND par CF. / This thesis aims at studying and developing a domain decomposition method with overlapping subdomains for the modeling in eddy current (EC) non-Destructive testing (NDT). The idea behind such an approach is the possibility to avoid the systematic remeshes of the whole studying domain when some of its components are modified (for example the displacement of the coil above the conductor). More precisely, this work aims at designing a domain decomposition method with overlapping based on the theory of the mortar finite element method. In addition to remove the constraint owing to an coupling interface which is invariant with the displacement, the technique described, in this work, realizes reciprocal transfers of information between subdomains. This study presents the theoretical and numerical results attached to the magnetodynamic simulation. Moreover, the interest of such a method is illustrated by applications in some 2D modeling cases of EC NDT.

Pour répondre à des impératifs croissants de fiabilité et de sûreté, les procédés mis en œuvre dans le cadre du contrôle non destructif sont en constante évolution. Au vu de la complexité des techniques utilisées, la simulation prend une part importante dans leur développement. Nous présentons des travaux ayant abouti à un outil rapide de simulation du champ émis par un traducteur ultrasonore plan quelconque dans des configurations complexes de contrôle non destructif impliquant des géométries maillées sans arêtes saillantes, des matériaux isotropes ou anistropes, homogènes ou hétérogènes et des trajectoires d'ondes pouvant comporter des rebonds et des transmissions. Les fronts d'ondes ultrasonores sont approximés à l'aide d'interpolateurs polynomiaux locaux à des pinceaux de rayons ultrasonores. Ceux-ci sont obtenus au moyen d'un algorithme de recherche de surface par lancer de pinceaux et subdivisions successives. Ils permettent le calcul des grandeurs utiles à la constitution de la réponse impulsionnelle en chaque point d'un échantillonnage du traducteur respectant le critère de Shannon. De cette façon, nous pouvons calculer une réponse impulsionnelle qui, convoluée au signal d'excitation du traducteur, donne le champ ultrasonore. Les performances des simulations ont été accrues par l'exploitation du parallélisme de tâches et des instructions SIMD dans les parties les plus coûteuses du calcul. Enfin, un outil de calcul progressif continu a été développé pour permettre une visualisation interactive d'images de champ. Il exploite une méthode de reconstruction d'images et ordonnance les calculs de champ de manière à accélérer la convergence des images produites / In order to fulfill increasing reliability and safety requirements, non destructive testing techniques are constantly evolving and so does their complexity. Consequently, simulation is an essential part of their design. We developed a tool for the simulation of the ultrasonic field radiated by any planar probes into non destructive testing configurations involving meshed geometries without prominent edges, isotropic and anisotropic, homogeneous and heterogeneous materials, and wave trajectories that can include reflections and transmissions. We approximate the ultrasonic wavefronts by using polynomial interpolators that are local to ultrasonic ray pencils. They are obtained using a surface research algorithm based on pencil tracing and successive subdivisions. Their interpolators enable the computation of the necessary quantities for the impulse response computation on each point of a sampling of the transducer surface that fulfills the Shannon criterion. By doing so, we can compute a global impulse response which, when convoluted with the excitation signal of the transducer, results in the ultrasonic field. The usage of task parallelism and of SIMD instructions on the most computationally expensive steps yields an important performance boost. Finally, we developed a tool for progressive visualization of field images. It benefits from an image reconstruction technique and schedules field computations in order to accelerate convergence towards the final image

Este trabalho apresenta um método para o reconhecimento e a detecção automática dos diferentes valores ou graus de deformação plástica em Ensaios Não Destrutivos empregando o Ruído Magnético de Barkhausen. O método é baseado no uso de uma Rede Neural Probabilística que permite o diagnóstico automático dos diferentes valores de deformação plástica, conteúdo de carbono, estas medidas são procedentes das medições das amostras de placas de aço AISI 1006, 1050 e 1070, esta base de dados foi feita pelo grupo de pesquisadores do Laboratório de Dinâmica e Instrumentação LADIN da Escola Politécnica da USP, departamento da Mecânica. Os excelentes resultados da rede neural probabilística de detectar automaticamente os valores de deformação mostram a efetividade do desempenho da rede neural probabilística que tem um desempenho superior aos métodos não destrutivos tradicionais e que realmente esta nova tecnologia é uma excelente solução para o diagnóstico. / This work presents a method for automatic detection and recognition of different levels or degrees of plastic deformation in Non-Destructive Testing using the Magnetic Barkhausen Noise. The method is based on using a Probabilistic Neural Network that allows the automatic diagnosis of the different values of plastic deformation and carbon content. The measurements corresponds to samples of steel plates AISI 1006, 1050 and 1070, this database was made by the group of researchers from the Laboratory of Dynamics and Instrumentation LADIN the Polytechnic School of USP, Department of Mechanical Engineering. The results show the effectiveness of the probabilistic neural network to automatically detect plastic deformation levels as well as carbon content level. This method has a superior performance in comparison to traditional nondestructive methods.

Neste trabalho se estuda a aplicação de um método de Ensaio Não Destrutivo, baseado no Ruído Magnético de Barkhausen (RMB), na medição de falhas superficiais em aços. O RMB é gerado por abruptas mudanças na magnetização de materiais quando submetidos a campos magnéticos variáveis. Essas mudanças são afetadas pela microestrutura e a presença e distribuição de tensões elásticas (compressão e tração). Inicialmente apresenta-se um estudo de medições de tensões produzidas por flexão, e perfis de dureza, via RMB. Analisa-se a influência de parâmetros de medição e analise dos sinais, na qualidade do diagnostico. Analisou-se a sensibilidade dos sinais de RMB na medição de tensão a parâmetros tais como direção de laminação da chapa, intensidade e frequência de campo magnético de excitação. Nos estudos da aplicação do RMB em medições de dureza, se usaram amostras de ensaio Jominy, com variação contínua de dureza. Utilizou-se dois tipos de materiais e foram feitas medidas de dureza HRC, RMB e análise metalográfica. O comportamento de diferentes parâmetros dos sinais de RMB se correlacionou com as medições de Dureza e as micrografias obtidas. As amplitudes do RMB mostraram ser inversamente proporcionais aos níveis de dureza. Também se apresenta uma nova tecnologia para inspeção de superfícies, baseado no conceito do Barkhausen Contínuo. São apresentadas análises de parâmetros de medição e de configuração de sonda, na inspeção sob três situações: presença de defeitos volumétricos, deformação plástica, e tensões mecânicas aplicadas. Estudou-se a influência de parâmetros como, amplitude do campo aplicado, velocidade de varredura, posicionamento e características do sensor, no nível de detecção do dano. Métodos de processamento de sinais específicos foram desenvolvidos. Os resultados mostraram, que para cada um dos casos estudados, é possível detectar a posição e nível do dano produzido. Essa nova tecnologia aumenta o espectro de soluções de Ensaios Não Destrutivos para problemas não contemplados pelos métodos existentes. / This work studies the application of a non-destructive testing method, based on the Magnetic Barkhausen Noise (MBN). MBN is generated by abrupt changes in magnetization of ferromagnetic materials subjected to variable magnetic fields. These changes are affected by the presence and distribution of elastic stresses (compression and traction) in the material and by its microstructure. At first, the present study describes MBN measurements of stresses produced by bending and MBN measurements of hardness profiles, in steel samples. The influence of both, measurement parameters and signal analysis, in the quality of fault diagnosis is also analysed. In this context, regarding stress measurements, the MBN signal sensitivity to parameters like surface lamination direction, intensity and frequency of magnetic excitation field is studied. On the other hand, application of MBN to hardness measurements used Jominy essay samples presenting continuous hardness variation. In this case, samples of two different materials were employed and hardness measurements were obtained by HRC, MBN as well as by metallographic analysis techniques. Behaviour of different MBN signal parameters were correlated with obtained hardness measurements and micrography. MBN amplitudes were shown to be inversely proportional to hardness levels. Finally, the work describes a new surface inspection technology, based on the concept of Continuous Barkhausen. In this context, the study analyses probe configuration and measurement parameters, concerning inspection of surface fault from three different origins: volumetric, plastic deformation, applied mechanical stress. The influence of parameters like applied field amplitude, probe velocity, sensor position and characteristics, in detecting damage level was also evaluated. In particular, specific signal processing methods were developed. Results showed that, for each studied case, it is possible to detect damage position and level. This new technology increases the range of NDT essay solutions for problems not yet contemplated by existing methods.

Quando os materiais ferromagnéticos se submetem a campos magnéticos variáveis, experimentam uma mudança na indução que acontece de forma discreta constituindo os saltos de Barkhausen. Estes saltos são conseqüência da interação entre as paredes de domínio se movimentando e os pontos de ancoragem que atuam como barreiras à sua movimentação. Se durante a aplicação do campo variável, coloca-se uma bobina sensora na superfície da amostra, a mudança no fluxo magnético induz uma seqüência de pulsos de tensão elétrica que conformam o sinal de Ruído Magnético de Barkhausen (RMB). Nos últimos anos tem sido publicados trabalhos que mostram que o RMB depende da microestrutura, do teor de carbono, da dureza, do estado de tensões, da deformação, da condição superficial e da anisotropia, fazendo possível utilizá-lo como um método de ensaio não destrutivo para o monitoramento microestrutural de materiais. Esta tese mostra a aplicabilidade do RMB para avaliar a variação microestrutural em juntas soldadas de aço estrutural ASTM A36. A soldagem realizou-se em chapas de 6 mm de espessura com preparação de chanfro em V, com um e dois passes, e com tratamento posterior de alívio de tensões. Fizeram-se a caracterização de microestruturas e microdurezas numa seção transversal da junta soldada. Numa linha na superficie da chapa transversal ao cordão de solda, mediram-se as tensões residuais por difração de raios-X e nas superfícies das chapas, em várias linhas transversais ao cordão de solda, obtiveram-se sinais de RMB. Os sinais de RMB se analisaram no domínio do tempo pelo valor máximo, o valor acima de 80% do máximo, o rms, o rms do envelope, a kurtosis, o skewness e a posição de pico. Analisaram-se no domínio da freqüência o espectro de freqüência na banda completa e em diferentes bandas. Fizeram-se também análises em tempo-escala através da transformada wavelet e wavelet packet, a fim de procurar uma separação do efeito da microestrutura e das tensões residuais. Todos os parâmetros analisados foram grafados em função da distância ao centro do cordão. Obtiveram-se também mapas superficiais com os valores dos parâmetros analisados. Na caracterização microestrutural foi possível identificar tamanhos de zona afetada pelo calor (ZAC) diferentes nas amostras de um e dois passes. Verificou-se também que as microdurezas mudaram através da junta soldada, sendo que a maior dureza se apresentou no limite de fusão e a menor dureza se apresentou no fim da ZAC. Em relação ao RMB constatou-se que no limite de fusão tem-se o menor valor do parâmetro, enquanto que no fim da ZAC tem-se o maior valor do parâmetro. Os mapas superficiais permitiram identificar a região correspondente à solda. Todas as análises feitas mostraram a forte influência da mudança microestrutural. Dos resultados obtidos conclui-se que o RMB pode ser usado como método de inspeção não destrutivo para monitorar juntas soldadas reais de aços carbono. / Ferromagnetic materials submitted to variable magnetic fields experience discontinuous changes in the induction, being the sudden magnetic flux changes referred as Magnetic Barkhausen Noise (MBN). Fast movements of magnetic domain walls and their interaction with the pinning sites result in the MBN. The corresponding signals are detected as voltage pulses when a pick-up coil is placed in the surface of ferromagnetic materials. In this context, several studies have been recently reported showing the dependence of the MBN on the microstucture, hardness, carbon quantity, residual and applied stress, strain, deformation, surface condition and anisotropy. These features make the MBN an important nondestructive testing technique for material microstructural monitoring. This work shows results for the evaluation of ASTM A36 carbon steel welded plates by MBN. V-groove shape welded samples were made in a 6 mm thickness plates, with one-pass and two-pass, and post-weld heat treating for stress relief. Microstructural characterization and microhardness were made on a transversal section of welds. The residual stress were measured by X-ray diffraction. The MBN were measure on surface plates. MBN signals were analyzed on the time domain through several techniques: the maximum value, threshold of 80% above of maximum, the root mean square (rms), the root mean square of the profile, the kurtosis, the skewness and the profile peak position. The spectra in the entire band and in different width bands were analyzed on the frequency domain. To separate the microstructure effect from that of the residual stress, the wavelet and wavelet packet transform, on the timescale domain, were used. All parameters were plotted in function of the distance to center bead. The microstructural characterization identified different HAZ sizes for one-pass and two-pass. In addition, changes on microhardness throughout welded zones were verified. Greater hardness occurred in the fusion boundary whereas lower microhardness happened in the HAZ end. With MBN monitoring were verified that the MBN lower value happened in the fusion boundary, whereas the MBN bigger value happened in the HAZ end. The surface maps identified the weld region. The study showed that changes in the microstructure influence all analyzed parameters. Consequently, we can conclude that the MBN is a potentially important tool to be used in nondestructive testing for carbon steel weld monitoring.

Este trabalho apresenta os avanços no desenvolvimento de um novo método de ensaio não-destrutivo magnético. O método está baseado na técnica do Ruído Magnético de Barkhausen (RMB), particularmente em uma variante denominada Barkhausen Contínuo. O RMB é gerado devido à ação de um campo magnético variável magnetizante que produz mudanças abruptas e irreversíveis na estrutura magnética do material. Essas mudanças são influenciadas pela microestrutura e a distribuição de tensões dentro do mesmo. As medições podem ser usadas para construir uma distribuição bidimensional do RMB ao redor de um ponto fixo, cujo resultado irá refletir o nível de anisotropia magnética, usualmente indicando um eixo de fácil magnetização, parâmetro relevante dado que o comportamento da grande maioria de materiais ferromagnéticos de engenharia é usualmente anisotrópico. As mudanças no eixo de fácil magnetização podem indicar a presença de anomalias mecânicas ou abnormalidades no processo de fabricação e no caso da aplicação de uma tensão externa, podem refletir a magnitude e a direção da mesma. O presente trabalho descreve uma metodologia que faz uso de um campo magnético rotacional para obter sinais RMB relacionados ao angulo de giro, possibilitando a identificação da direção do eixo de fácil magnetização, ultrapassando as capacidades oferecidas pela técnica RMB convencional mediante o fornecimento de informação em tempo real, que permite a obtenção de um conjunto de parâmetros que quantificam a anisotropia magnética de uma amostra. A técnica foi usada para a detecção do eixo de fácil magnetização e o nível de anisotropia magnética em materiais diferentes devida aos efeitos do processo de fabricação. Posteriormente foi demonstrado que a técnica é capaz de monitorar a evolução da tensão uniaxial aplicada, obtendo curvas de calibração, sensíveis ao sentido de aplicação da tensão. Para o caso pouco estudado de amostras submetidas a tensões biaxiais, o uso da técnica do Barkhausen contínuo rotacional fez possível de verificar que as características morfológicas das medições de anisotropia magnética obtidas, guardam relação com a direção das tensões principais. Foi realizada uma avaliação do método aplicado para a medição dinâmica de anisotropia magnética em juntas soldadas, indicando estados de tensão e características microestruturais coerentes com as esperadas. O método tem a possibilidade de ser implementado para medições anisotropia magnética em alta resolução/alta velocidade. / This works presents the current advances on the development of a new method of magnetic non-destructive testing. The method is based on the magnetic Barkhausen noise (MBN), more specifically in one branch known as Continuous Barkhausen. MBN is produced due to the effect of a variable magnetic field, which causes abrupt and irreversible changes to the magnetic structure of the material. These changes are influenced by the microstructure of the material and the stress distributions within. Measurements can be used to construct a bi dimensional MBN distribution around a fixed point, which in turn will be a reflect of its magnetic anisotropy level, usually characterized by an easy axis of magnetization, an important parameter given that more often than not, the behavior of most engineering ferromagnetic materials is anisotropic. Variations of the easy axis could be the indication of mechanical anomalies or abnormalities that appear as a result of the fabrication process. If there is an external stress applied to the sample, it can provide information about its magnitude and direction. The present work describes a methodology which uses a precise rotating magnetic field in order to obtain MBN signals related to a given magnetization angle, making possible the finding of the easy axis, exceeding the limits of conventional MBN measurements by providing real time data which in turn will allow to infer a set of parameters that quantify the magnetic anisotropy of the sample. The proposed technique was successfully used to find both the easy axis and a quantitative level of magnetic anisotropy between different materials, consequence of the fabrication process. Subsequently, it was shown that the technique was able to perform a monitoring of the evolution of both uniaxial and biaxial applied stress, obtaining linear relationships (uniaxial case), sensitive to the direction of loading. In not so much studied case of biaxial loading, the use of the continuous rotational Barkhausen method made possible to observe that the morphologic characteristics of the magnetic anisotropy measurements bear a close resemblance to the direction of the principal stress field. An evaluation of the technique as a tool for the dynamic measurement of magnetic anisotropy on welded joints, indicating stress states and microstructural features coherent with the ones expected in this scenario. The method has the possibility of being implemented as a technique for high speed/high resolution measurements of magnetic anisotropy.