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O número de ondas ou sinais que ocorrem em um intervalo de tempo fixo especifica a frequência e é medido em unidades de Hertz (Hz). Com base nos valores de frequência, a faixa de frequência é variada e é determinada. Quando o som produzido está em um nível mais alto do que a faixa auditiva humana, diz-se que é ultra-som, com um espectro de frequência superior a 20KHz. O dispositivo que pode gerar ou detectar o ultrassom é chamado de transdutor ultrassônico e sensor ultrassônico.

As diversas faixas de frequência são de Muito Baixa Frequência de 3 a 30KHz (VLF), de Baixa Frequência – 30KHz a 300KHz (LF), Média de Frequência – 300 para 3000KHz (MF), de Alta Freqüência – 3MHz a 30 MHz (HF), Muito Alta Frequência – 30MHz a 300MHz (VHF), Ultra High Frequency – 300MHz a 3000MHz (UHF), Super Alta Freqüência – 3GHz a 30GHz (SHF) e muito Alta-Gama de Frequência (EHF) – 30GHz a 300GHz. Este artigo fornece uma breve descrição do princípio de funcionamento e do circuito de um transdutor ultrassônico.

o que é um transdutor ultrassônico?Definição: um transdutor ultrassônico refere-se ao transdutor capacitivo ou transdutor piezoelétrico que pode converter energia elétrica em energia de ultrassom e vice-versa. É um dos tipos de transdutores relacionados ao som. A faixa de espectro de frequência deste ultrassom ou onda ultrassônica é superior a 20KHz e isso é usado a 200kHz com base na aplicação.

estes são usados em testes não destrutivos, materiais de medição e identificação de pequenas falhas devido ao menor comprimento de onda do ultrassom. Estes são importantes em sensores para medida de nível e fluxo, cálculo de distância e também em aplicações biomédicas, de energia e outras aplicações de ultrassom. Possui uma ampla gama de aplicações em vários campos.

transdutor ultrassônico que trabalha

quando este transdutor transmite os sinais bondes no alvo, a seguir o sinal bate o objeto e retorna ao transdutor. Aqui, a distância do objeto é calculada em vez da amplitude do sinal e da qualidade do som. Estes transdutores utilizam ondas ultrassônicas para calcular alguns parâmetros mas são usados tipicamente na medida da distância.

este transdutor depende da sensibilidade ou resolução. A capacidade do transdutor de desconectar sinais formados pelos dois Refletores próximos é chamada de resolução. A capacidade do transdutor de detectar a falha nas substâncias é conhecida como Sensibilidade. Um transdutor extremamente amortecido ajuda a abaixar o sinal refletido e permite que o transdutor estude as falhas proximamente espaçadas. Para transdutor deve ter maior resolução e sensibilidade com grandes materiais cerâmicos polarizados e cristais para mudar seu processo.

este sistema pode receber e gerar vibrações ultrassônicas. Consiste em uma placa de desgaste, suporte e um elemento ativo. Um piezoelétrico ou o único cristal é um elemento ativo no transdutor que pode converter ou transforma a energia do sinal elétrico em energia ultrassônica e também pode recuperar a energia ultrassônica e convertê-la em energia elétrica. Um dispositivo chamado detector de falhas gera o pulso elétrico.

em testes não destrutivos (NDT), este transdutor transforma o pulso de energia elétrica gerado a partir do dispositivo de teste em energia mecânica nas ondas sonoras que se movem dentro do dispositivo de teste. As ondas sonoras podem ser transmitidas de volta do dispositivo de teste para se transformar em um pulso de energia elétrica pelo transdutor que pode ser executado e demonstrado pelo sistema de teste.

para produzir e recuperar as ondas sonoras em uma faixa de freqüência mais alta e mais do que o nível de audição humana, os transdutores atuam como alto-falantes e microfones ultrassônicos. Este transdutor é composto por um transmissor, receptor, peça de controle e fonte de alimentação. O transmissor deste contém um transmissor e vibrador cerâmico de cerca de 15mm de diâmetro.

a função do transdutor do transmissor é transformar a energia elétrica do vibrador cerâmico na energia ultrassônica e irradia no ar. Enquanto o transdutor receptor contém um circuito amplificador e um amplificador. Recebe a onda sadia / onda ultrassônica para gerar a vibração mecânica e transforma-a na energia elétrica.

esta energia elétrica convertida é a saída deste receptor do transdutor e é usada para detectar a energia ultrassônica transmitida. A seção de controle deste transdutor controla a frequência da cadeia de pulsos de energia, ciclo de trabalho, Contagem, detecção de distância pelo transmissor e modulação esparsa. A fonte de alimentação necessária pode ser DC 24V + -10% ou DC 12V +-10%

este transdutor usa o meio acústico para detectar objetos sem contato e sem desgaste. Eles podem identificar qualquer tipo de materiais e substâncias como objetos transparentes, objetos coloridos, objetos metálicos e não metálicos, sólidos, líquidos e também substâncias em pó. Seu desempenho de detecção é afetado por condições ambientais como poeira, fumaça, água, etc.

o desempenho deste transdutor depende da fabricação da bolacha e deve ter um grande coeficiente de acoplamento eletromecânico com alta sensibilidade. A frequência operacional deste transdutor é a frequência de ressonância do material piezoelétrico. A frequência da tensão CA aplicada é igual à frequência de ressonância do chip, que tem a maior energia de saída e a maior sensibilidade.

devido ao ponto alto do Curie dos materiais piezoelétricos, o transdutor usa a baixa potência e a baixa temperatura de funcionamento para o diagnóstico e trabalha períodos mais longos sem nenhum dano do circuito. As pontas de prova ultrassônicas médicas do transdutor têm altas temperaturas e exigem o equipamento refrigerando separado para impedir a divisão.

princípio de funcionamento ultrassônico do transdutor

a onda sadia é produzida quando um sinal bonde é aplicado a um transdutor ultrassônico e vibra durante todo a escala especificada da frequência. Essas ondas sonoras viajam e enviam de volta os dados do transdutor (ou reflexo do eco do transdutor) sempre que qualquer obstáculo/interferência aparecer. Portanto, os dados são transformados em sinais elétricos.

o transdutor determina o intervalo de tempo entre a onda sonora transmitida e o sinal de eco recebido. O princípio de funcionamento ultra-sônico do transdutor é baseado na transformação de uma forma de energia para outra forma. O diagrama básico do transdutor ultrassônico que descreve seu princípio de funcionamento e os componentes é mostrado abaixo.

em 40KHz, o pulso ultrassônico é transmitido pelo transdutor ultrassônico que viaja através do ar. Este tipo de transdutor é mais preferido do que qualquer outro sensor infravermelho porque eles não são influenciados por poeira, smote, materiais pretos, etc. Os transdutores ultrassônicos trabalham eficientemente na supressão da distorção de ruído.

para avaliar a distância, os transdutores ultrassônicos utilizam ondas ultrassônicas. A fórmula para calcular a distância é dada como,

D = ½ * T * C

onde ‘ D ‘ é a distância.

‘T’ dá a lacuna de tempo entre a transmissão e recepção de ondas ultra-sônicas por um transdutor

‘C’ é a velocidade do som

Transdutor Ultra-sônico de Circuito

Existem dois principais transdutor ultra-sônico de circuitos, um para o transmissor e o outro para o receptor. Eles são projetados com tecnologia CMOS ou um temporizador 555. O transmissor e o receptor ultrassônicos do transdutor operam-se na mesma frequência.

quando o transmissor ultrassônico envia as ondas ultrassônicas para o alvo específico e as ondas sonoras atingem o objeto, os sinais sonoros são convertidos em sinais elétricos e ultrassônicos. O circuito ultrassônico do transdutor para o transmissor é mostrado abaixo.

depois de bater as ondas ultrassônicas ao alvo, o receptor ultrassônico do transdutor recebe os sinais e os transforma em sinais elétricos. O diagrama de circuito do receptor do transdutor ultrassônico é mostrado abaixo.

Transdutor Ultra-sônico Tipos de

Existem diferentes tipos de transdutores baseados em fatores importantes, tais como a pegada, a frequência e a organização de um cristal piezoelétrico. Os seguintes são os tipos ultrassônicos eficientes do transdutor dados abaixo.

Tipo Linear: neste tipo de transdutor, a matriz de um cristal piezoelétrico é linear.

Matriz Em Fases: Este tipo de transdutor tem uma pegada limitada e faixas de baixa frequência de 2MHz-7MHz

padrão: também é conhecido como transdutor ultrassônico normal ou transdutor ultrassônico convexo. A forma de um cristal piezoelétrico é curvilínea neste tipo. É preferido na maior parte para aplicações detalhadas do teste.

existem vários tipos de transdutores para testes não destrutivos, como transdutores de linha de atraso, transdutores de feixe de ângulo, transdutores de contato, transdutores de imersão e transdutores de elemento duplo.

por Favor, consulte este link para saber mais sobre o Sensor Ultra-sônico MCQs

> Vantagens & Desvantagens

As vantagens de transdutores ultrassônicos incluem o seguinte.

• eles podem medir qualquer tipo de material e sentir qualquer tipo de substância.
• eles não são afetados pela temperatura, água, poeira ou qualquer outro.
• eles operarão em uma condição relevante em qualquer ambiente.
• estes são importantes para medir intervalos de detecção elevados.

Alguns dos transdutor ultra-sônico desvantagens são as seguintes,

• Estes são sensíveis a imediata e de alta variações de temperatura
• A alteração na capacidade de detecção é devido ao imprevisto temperatura conversões.
• difícil determinar os reflexos dos pequenos alvos, que são muito macios e finos. No entanto, novos experimentos estão acontecendo para resolver esses problemas.

aplicações

as várias aplicações do transdutor ultrassônico incluem,

• usado em campos diferentes como industrial, médico, etc.
• as ondas ultrassônicas são usadas para detectar o alvo e medir a distância entre o objeto e o alvo.
• usado para identificar a localização do objeto e avaliar o estado do alvo.
• na área médica, esses transdutores são usados em testes de diagnóstico e aplicações cirúrgicas, como tratamentos de câncer, testes de órgãos internos, exames cardíacos, exames oculares e uterinos.
• no setor industrial, esses transdutores são usados para determinar a distância do alvo especificado para evitar colisões, gerenciamento de linha de produtos, controle e monitoramento de nível de líquido, detecção de quebra de fio, Detecção de veículos e pessoas para contagem e muito mais.

portanto, trata – se de uma visão geral da definição ultrassônica do transdutor, princípio de funcionamento, Diagrama de circuito, tipos, aplicações, vantagens e desvantagens. Podemos concluir que o transdutor ultrassônico é usado para determinar a distância do alvo empregando ondas sonoras. Para calcular os intervalos, ele transmite a onda sonora na frequência desejada e espera por essa onda sonora até recebê-la de volta. Aqui está uma pergunta para você: “quais são as vantagens e desvantagens dos sensores ultrassônicos em relação aos transdutores ultrassônicos? “