Sviluppo e sperimentazione metodi innovativi di imaging e caratterizzazione ad alta risoluzione basati su onde di Rayleigh

Questa tesi di Dottorato rappresenta la prosecuzione e l'approfondimento delle ricerche che ho iniziato nell'ambito della tesi di Laurea Specialistica in Fisica, nella quale ho studiato a livello numerico e sperimentale le modalità di propagazione di onde di Rayleigh ultrasoniche su superfici metalliche e in mezzi stratificati. Nel presente lavoro di tesi ho approfondito le tecniche di deconvoluzione basate su filtri di Wiener con l'obiettivo di estenderne l'applicazione al trattamento degli ecogrammi ultrasonici caratteristici dei controlli non distruttivi. In questo contesto, ho elaborato una versione ottimizzata dell'algoritmo di spiking deconvolution, che si è dimostrata efficace nelle riduzione del riverbero degli ecogrammi sperimentali. Il lavoro di ricerca relativo al trattamento del segnale è stato complementato da uno studio sperimentale che mi ha consentito di approfondire alcuni aspetti fondamentali della fisica e della tecnologia degli ultrasuoni. In particolare, ho dedicato una parte consistente del lavoro di ricerca alla costruzione e all'ottimizzazione di sonde a ultrasuoni per la generazione di onde longitudinali e di Rayleigh; ho potuto selezionare i materiali ottimali nel corso di uno studio dedicato, condotto in collaborazione con il gruppo di ricerca del Prof. Cesàro, attivo presso il Dipartimento di Scienze della Vita dell'Università degli Studi di Trieste: lo studio ha permesso di analizzare le proprietà termiche dei diversi materiali costituenti le sonde tramite misure di calorimetria differenziale a flusso di calore (DSC). Dopo la fase di costruzione, caratterizzazione e ottimizzazione, ho utilizzato le sonde ultrasoniche per studiare sperimentalmente le modalità di generazione, propagazione e ricezione degli ultrasuoni in sistemi stratificati multifase, costituiti da domini solidi e liquidi. In particolare, ho approfondito il meccanismo di interazione delle onde di volume e di Rayleigh ultrasoniche con una lega bassofondente allo stato liquido. Lo studio sperimentale mi ha permesso di acquisire la sensibilità operativa e critica necessaria per una corretta interpretazione dei segnali misurati, creando la premessa per la successiva analisi dedicata al trattamento del segnale e all'elaborazione di un algoritmo per la riduzione del riverbero. L'algoritmo è stato implementato in Matlab e validato su segnali sintetici e sperimentali, dimostrandone l'efficacia nella riduzione del riverbero e nell'aumento della risoluzione temporale del segnale. I risultati ottenuti potranno essere sviluppati ulteriormente in uno studio successivo, nel quale potranno essere applicati alla ricostruzione tomografica di interfacce complesse di interesse nell'ambito dei controlli non distruttivi.