10-9 ULTRASÓNICA

Algunas de las tareas de medición y detección industrial manejadas fotoeléctricamente por lo general también pueden ser manejadas ultrasonicamente. Por ejemplo, en la sección 10-7-1 usamos dispositivos fotoeléctricos para determinar si la trayectoria entre dos puntos estaba libre o bloqueada. Esta tarea puede lograrse la muy bien con un sistema ultrasónico. En lugar de un haz de luz, se transmite una onda de sonido de alta frecuencia (ultrasónica) a través del aire por medio de la unidad de transmisión. Si la trayectoria monitoreada esta libre, la emisión ultrasónica de la unidad de transmisión es detectada por la unidad receptora, que convierte la onda en una señal eléctrica, amplifica la señal y energiza un relevador. Si la trayectoria esta bloqueada, la unidad receptora desenergiza un relevador.
Una unidad de transmisión ultrasónica es estructuralmente sencilla. Consiste en un cristal de material piezoeléctrico emparedado entre dos placas metálicas. Un lado del emparedado está anclado mecánicamente, y el otro lado está conectado a un diafragma vibratorio, como se muestra en la figura 10—25. Se aplica un voltaje de ca de 20 kHz a 100 kHz a las placas metálicas. La estructura atomica del cristal piezoeléctrico es tal que una polaridad de voltaje aplicado causa su expansión y la otra polaridad causa su contracción. Esto se llama efecto píezoelectrico. Las expansiones y contracciones de alta frecuencia son impartidas al diafragma conectado, que vibra contra el aire en su velocidad, estableciendo la onda ultrasónica.
Removiendo la fuente de ca e instalando un amplificador de voltaje en su lugar, el mismo dispositivo puede servir como receptor ultrasónico. La onda de sonido incidente hace que el diafragma vibre, lo que impone una compresión y tensión periódica en el cristal. Ahora el electo piezoeléctrico funciona a la inversa. La vibración mecánica de alta frecuencia del cristal produce un voltaje de ca de alta frecuencia entre las placas, que puede detectarse y procesarse electrónica- mente.
Un tipo diferente de transductor ultrasónico opera por el efecto de magnetorrestrictivo exhibido por ciertos materiales. Este efecto comprende la expansión y contracción mecánica asociada con un campo magnético alternante.
La propagación de sonido es, en muchos órdenes de magnitud, más lenta que la propagación de la luz, como todos saben. Esta lentitud hace posible la detección de tiempo de propagación ultrasónica a través de un medio sólido o líquido, lo que ocurre debido a la variación del grosor o densidad del medio. Los sistemas ultrasónicos son usados ampliamente en la industria para moni- torear y/o medir grosor y densidad. Mediante el mismo principio, las ondas ultrasónicas pueden usarse para detectar huecos e imperfecciones en piezas fundidas, variaciones abruptas en la composición de aleaciones, y en otras aplicaciones semejantes.

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