Wat is een ultrasone transducer?
Een ultrasone transducer is een elektrische component die ultrasone geluidsgolven buiten het bereik van het menselijk gehoor omzet in elektrische wisselstroom (AC) of gelijkstroom (DC) signalen die vervolgens worden verzonden of opgenomen. Gewoonlijk zijn dergelijke apparaten gebouwd op kristallen die een piëzo-elektrisch effect vertonen, die elektrische stroom geleiden in reactie op mechanische spanning of trillingen. De kristallen hebben een directe proportionele output met de sterkte van de inputgeluidsgolf of -spanning, en dit maakt ze handige meetinstrumenten als een ultrasone transducer.
Toepassingen voor op ultrasone transducer gebaseerde elektronica omvatten gebruik in vroege afstandsbedieningen voor televisie als signaalapparaten, en vanaf 2011 in anemometers die door weerstations worden gebruikt om de windloop en snelheid te volgen. Ze worden gebruikt in industriële toepassingen om het vloeistofniveau in een tank te controleren, en in moderne auto's vanaf 2011 voor echolocatiesensoren om objecten aan te geven in de nabijheid van het pad van een voertuig dat achteruitrijdt of een garage inrijdt . Aangezien een ultrasone transducer ook de rol van een ultrasone zender kan spelen door middel van elektrisch ingangsvermogen, bieden ze in veel gevallen de mogelijkheid van een primitief type sonar. Geluidsgolven kunnen van een oppervlak worden weerkaatst en de afstand tot dat oppervlak kan worden gemeten aan de hand van de tijd en frequentie van de golf die terugkaatst.
Elektrische apparaten die de ene vorm van energie omzetten in een andere, zoals ultrasone sensoren, hebben vaak wijdverbreide toepassingen in de elektronica en de industrie. Er zijn nu veel verschillende toepassingen voor de ultrasone transducer, inclusief in omgevingscontroles voor gebouwen, zoals in luchtbevochtigers waar ze het oppervlak van het water verdampen, en in inbraakalarmen om objecten te detecteren die bewegen binnen een verder vrij pad. Ultrasonografie is ook gebaseerd op het principe van een ultrasone transducer in de geneeskunde, waarbij geluidsgolven van 1 tot 30 megahertz worden gebruikt om op afstand beelden te genereren voor de toestand van spieren, inwendige organen en bloedvaten in het menselijk lichaam, evenals de toestand van een foetus tijdens de zwangerschap.
Sinds het tijdperk van de jaren veertig is de ultrasone transducer opgenomen in testapparatuur om fouten in een reeks sonar-gerelateerde toepassingen te detecteren. Ze kunnen worden gebruikt om fijne scheuren, holtes of poreuze delen in beton en bouwfundaties, beschadigde of gebroken metalen lassen en fouten in andere materialen zoals plastic, keramiek en composieten te vinden. De apparaten zijn veelzijdig omdat de geluidsgolven die ze uitzenden worden beïnvloed door elk medium, vloeibaar, vast of gasvormig. Met een detector die wordt gebruikt om de gasstatus te meten, wordt echter meestal een tussenliggende gel tussen het gas en de ultrasone transducer geplaatst, omdat geluidsgolven anders slecht worden geleid en opgenomen in een gasmedium.
Het gebied van foutdetectie voor ultrasone technologie is onderverdeeld in vijf verschillende soorten transducerontwerpen: contact, hoekstraal, vertragingslijn, onderdompeling en transducers met twee elementen. Contacttransducers moeten dicht contact hebben met wat ze meten, zoals een stud finder in de bouwsector die wordt gebruikt om houten balken achter muren te detecteren. Een immersietransducer is waterdicht en in een vloeistofstroom geplaatst. Zowel hoekstraal- als vertragingslijnvormen van een ultrasone transducer worden gebruikt om lassen te meten en bij hoge temperaturen. De transducer met twee elementen is tegelijkertijd een zender en ontvanger voor continue monitoring van ruwe of mogelijk gebrekkige oppervlakken.