Qué es el transductor de ultrasonidos: funcionamiento y aplicaciones

La frecuencia se define como el número de señales u ondas que pueden aparecer en un tiempo determinado. Las unidades utilizadas para medir la frecuencia son los Hertz (Hz). Las frecuencias se dividen en diferentes intervalos según sus valores de frecuencia. Se trata de frecuencias muy bajas (VLF), frecuencias bajas (LF), frecuencias medias (MF), frecuencias altas (HF), frecuencias muy altas (VHF), frecuencias ultra altas (UHF), frecuencias super altas (SHF) y frecuencias extremadamente altas (EHF). La gama de frecuencias puede variar según el tipo de frecuencias. La gama de frecuencias VLF va de 3 a 30 kHz. La gama de frecuencias LF va de 30 kHz a 300 kHz. La gama de frecuencias de MF va de 300 a 3000 kHz. La gama de frecuencias de HF va de 3 MHz a 30 MHz. La gama de frecuencias UHF va de 300 MHz a 3000 MHz. La gama de frecuencias del SHF va de 3 GHz a 30 GHz. La gama de frecuencias EHF va de 30 GHz a 300 GHz. Este artículo ofrece una visión general del transductor de ultrasonidos y su funcionamiento.

¿Qué es un transductor ultrasónico?

Un transductor ultrasónico es un tipo de sensor relacionado con el sonido. Estos transductores envían señales eléctricas al objeto y, una vez que la señal llega al objeto, vuelve al transductor. En este proceso, el transductor mide la distancia al objeto no basándose en la intensidad del sonido. Estos transductores utilizan ondas ultrasónicas para medir determinados parámetros. Tienen una amplia gama de aplicaciones en diversos campos. La gama de frecuencias de las ondas ultrasónicas está por encima de los 20 kHz. Se utilizan principalmente en aplicaciones de medición de distancia. La siguiente imagen muestra el transductor ultrasónico.

Estos transductores pueden definirse como transductores utilizados para convertir un tipo de energía en vibraciones ultrasónicas. Mediante estas vibraciones ultrasónicas, el transductor mide la distancia al objeto. Existen dos tipos: activos y pasivos

Principio de funcionamiento de los transductores de ultrasonidos

Cuando se aplica una señal eléctrica a este transductor, éste vibra en torno a un rango de frecuencias específico y genera una onda sonora. Estas ondas sonoras viajan y cada vez que se produce un obstáculo, estas ondas sonoras se reflejan en el transductor, informando de un eco. En el extremo del transductor, el eco se transforma en una señal eléctrica. El transductor calcula el intervalo de tiempo entre el envío de la onda sonora y la recepción de la señal de eco. El sensor ultrasónico envía un pulso ultrasónico a 40 kHz que viaja por el aire. Estos transductores son mejores que los sensores de infrarrojos porque no les afecta el humo, los materiales negros, etc. Los sensores ultrasónicos son excelentes para suprimir las interferencias de fondo.

Los transductores ultrasónicos se utilizan principalmente para encontrar la distancia mediante ondas ultrasónicas. La distancia se puede medir con la siguiente fórmula.

D = ½ * T * C

Aquí, D indica la distancia

T indica la diferencia de tiempo entre el envío y la recepción de las ondas ultrasónicas

C indica la velocidad de los ultrasonidos.

Esquema del circuito

El transductor de ultrasonidos tiene un circuito transmisor y un circuito receptor, construidos con tecnología 555 timer o CMOS. El transmisor y el receptor de este transductor funcionan en la misma frecuencia.

El emisor de este transductor transmite ondas ultrasónicas hacia el objeto y cuando las ondas sonoras chocan con el objeto, las señales sonoras se convierten en señales ultrasónicas y eléctricas. La siguiente figura muestra el diagrama del circuito del transductor de ultrasonidos.

El circuito de recepción recibe las señales tras golpear el objeto con ondas ultrasónicas y las convierte en forma eléctrica. La siguiente figura muestra el circuito de recepción del transductor de ultrasonidos.

Tipos de transductores ultrasónicos

Hay diferentes tipos de transductores ultrasónicos en función de factores como la disposición del cristal piezoeléctrico, la huella y la frecuencia. Son

Transductores lineales ultrasónicos - En este tipo de transductor, la disposición de los cristales piezoeléctricos es lineal.

Transductores de ultrasonidos estándar - Este tipo también se llama transductor convexo. En este tipo, el cristal piezoeléctrico tiene una forma sinuosa. Es preferible realizar exámenes en profundidad.

Transductores de arco de fase ultrasónicos - Los transductores phased array ocupan poco espacio y tienen una frecuencia baja. (la frecuencia central está entre 2 MHz y 7 MHz)

Para las pruebas no destructivas, los transductores ultrasónicos son de diferentes tipos. Se trata de transductores de contacto, transductores de haz angular, transductores de línea de retardo, transductores de inmersión y transductores de doble elemento.

Aplicaciones

Las aplicaciones de los transductores ultrasónicos son

Estos transductores tienen muchas aplicaciones en diferentes campos como el industrial, el médico, etc. Sus aplicaciones han aumentado gracias a las ondas ultrasónicas. Son útiles para detectar objetivos, medir la distancia de los objetos al objetivo, encontrar la posición del objeto, calcular el nivel también de los transductores ultrasónicos.

En el ámbito médico, el transductor ultrasónico tiene aplicaciones en pruebas de diagnóstico, dispositivos quirúrgicos para el tratamiento del cáncer, pruebas de órganos internos, pruebas cardíacas, oculares y uterinas.

En el ámbito industrial, los transductores ultrasónicos tienen algunas aplicaciones importantes. Con estos transductores, pueden medir la distancia a determinados objetos para evitar colisiones, en la gestión de líneas de producción, el control del nivel de líquidos, la detección de rotura de cables, el recuento de personas, la detección de vehículos y mucho más.

Ventajas y desventajas

Cada sistema tiene ventajas y algunos inconvenientes. Aquí hablaremos de la ventajas del transductor ultrasónico.

• Estos transductores ultrasónicos pueden medir cualquier tipo de material. Pueden detectar todo tipo de materiales.
• Los transductores ultrasónicos no se ven afectados por la temperatura, el agua, el polvo o cualquier otra cosa.
• En cualquier tipo de entorno, los transductores ultrasónicos funcionan de forma óptima.
• Pueden medir incluso a grandes distancias de detección.

El desventajas de estos transductores incluyen lo siguiente.

• Los transductores ultrasónicos son sensibles a los cambios de temperatura. Esta variación de temperatura puede modificar la respuesta ultrasónica.
• El transductor tiene problemas para leer los reflejos de los objetos pequeños, finos y blandos.

Así que aquí tienes una visión general de un sistema de ultrasonidos transductor. De la información anterior, podemos concluir que este aparato se utiliza para medir la distancia a un objeto mediante ondas sonoras. Mide la distancia enviando una onda sonora a una frecuencia determinada y escuchando el rebote de la onda sonora. Aquí tienes una pregunta: ¿cuál es el rango de frecuencia de este transductor?