Che cos'è una sonda ad ultrasuoni?
Una sonda ad ultrasuoni è un tipo di sensore che utilizza gli ultrasuoni, che si riferisce a suoni a frequenze più alte di quelle che l'orecchio umano può rilevare. A causa della struttura dell'orecchio, un giovane adulto sano può percepire suoni con frequenze fino a circa 20 kilohertz (kHz), sebbene la soglia precisa vari da persona a persona. L'ecografia è utile perché può penetrare attraverso un mezzo, come il corpo di una persona, e fornire informazioni sulla struttura interna del mezzo. Le sonde ad ultrasuoni vengono utilizzate per diverse aree, come la diagnostica per immagini in medicina e i test di qualità nell'industria.
Quando un'onda sonora passa da un materiale a un altro materiale con una densità diversa, parte del suono viene riflessa. Misurando i tempi precisi in cui le onde sonore provenienti dalla sonda ad ultrasuoni riecheggiano, la sonda può determinare la profondità di diversi materiali all'interno di qualunque cosa venga scansionata. Le frequenze utilizzate da una sonda ad ultrasuoni possono variare enormemente a seconda della sua applicazione, passando da un minimo di 50 kHz a un massimo di 50 megahertz.
L'uso più noto degli ultrasuoni è in medicina. Una sonda ad ultrasuoni può produrre immagini di strutture interne, come muscoli e tessuti molli, nonché della struttura degli organi. Questo può essere usato durante la diagnosi di un paziente per esaminare i tessuti e gli organi per danni o anomalie, per rilevare lo stato delle arterie e il flusso di sangue attraverso di esse e per identificare strutture come tumori e calcoli renali. Gli ultrasuoni vengono anche frequentemente utilizzati per produrre immagini di un feto mentre si trova nell'utero. In molte situazioni, l'ecografia è preferita rispetto ad altri metodi perché è un modo non invasivo di vedere l'interno del corpo che non comporta radiazioni elettromagnetiche e quindi non crea il rischio di danni al cromosoma posti da metodi di esame come i raggi X .
Una sonda ad ultrasuoni presenta alcuni svantaggi. Gli ultrasuoni possono fornire immagini della superficie esterna delle ossa, ma le onde ultrasoniche non penetrano bene nell'osso e quindi non sono molto efficaci come modo per sondare l'interno delle ossa o esaminare il cervello attraverso il cranio. Anche le onde ultrasoniche non si propagano bene attraverso il gas. Ciò rende quasi impossibile l'imaging ad ultrasuoni dei polmoni, con eccezioni molto limitate, e ostacola notevolmente l'imaging ad ultrasuoni del pancreas a causa dell'interferenza causata dal gas nel tratto gastrointestinale nelle vicinanze. L'ecografia ha anche una penetrazione limitata, che può rendere problematica l'imaging ad ultrasuoni quando si cerca di sondare in profondità nel corpo o quando un paziente è significativamente in sovrappeso.
L'ecografia viene anche utilizzata per i test industriali. Simile agli ultrasuoni in medicina, una sonda ad ultrasuoni può essere utilizzata per fornire immagini della struttura interna di un oggetto. Questa è una capacità estremamente preziosa perché può identificare anomalie interne e difetti che sarebbero invisibili a un'ispezione esterna. Può anche rivelare le proprietà microstrutturali di un materiale, come la granulometria e la porosità, e fornire informazioni sulle caratteristiche meccaniche di un materiale.
Gli ultrasuoni industriali sono più comunemente utilizzati per metalli e leghe metalliche, sebbene possano essere applicati anche ad altri materiali, come la ceramica. Viene comunemente utilizzato per verificare la presenza di difetti di fabbricazione negli oggetti fabbricati e per verificare che l'apparecchiatura non presenti danni meccanici causati da stress meccanico, corrosione o altre fonti durante l'uso. L'uso di sonde a ultrasuoni per i test è estremamente comune nelle industrie legate ai trasporti, come le ferrovie e l'aerospaziale, dove difetti di fabbricazione sottili o danni microstrutturali accumulati ai materiali possono avere conseguenze catastrofiche se non vengono notati.