Tomografia ultrasonica

Il funzionamento del tomografo si basa sulla riflessione di brevi impulsi di onde elastiche quando incontrano fessure, cavità, armature e altre discontinuità presenti nel materiale (metodo pulse-echo). L’intensità delle onde riflesse da queste disomogeneità dipende dal loro contrasto rispetto al materiale di base in termini di impedenza acustica (impedenza acustica Z = densità x velocità delle onde elastiche). In particolare, l’aria presente nei vuoti ha un’impedenza acustica praticamente nulla e gli impulsi vengono riflessi integralmente. Indicazioni più deboli (R ~ 0.5) si ottengono in corrispondenza delle barre d’armatura, la cui impedenza acustica è circa 4-5 volte quella del calcestruzzo.
Grazie alla ripetuta applicazione del principio mediante una serie di sensori equispaziati di emissione-ricezione degli impulsi, lo strumento elabora in pochi secondi una tomografia 2D lungo una sezione ortogonale alla superficie del manufatto (B-scan), permettendo di identificare difetti e patologie anche su strutture accessibili da un solo lato (pavimentazioni, lastre di rivestimento, gallerie, ecc.). Consente, altresì, di misurare spessori, valutare la morfologia della muratura (numero di paramenti, presenza di riempimento, ecc.) e l’efficacia di interventi di consolidamento. Nell’ambito di ponti e infrastrutture, la prova viene impiegata per individuare le armature e il tracciato dei cavi e per  identificare vuoti, discontinuità, fessure e difetti nel mezzo indagato. Nei beni culturali, invece, la prova è finalizzata ad individuare le difettosità di manufatti lapidei (ad esempio frontoni e colonne), come eventuali laminazioni proprie del materiale, venature della pietra e fessure parallele alla superficie del manufatto (purché più profonde di 50 mm).