Slide 1

PROIECT REALIZAT DE:ULTRASUNETEVLAD EDMOND-VALENTINIACOB ANDREICUPRINSDefinitieCapacitatea de a auzi ultrasuneteAplicaii ale ultrasunetelorUltrasunete la animale Ultrasunete cu intensitate mare Montajul n rezonanMontajul n oscilaieGeneratorul de ultrasunete magnetostrictiv Ultrasunete in viata de zi cu zi

1. DefinitieUltrasunetele sunt vibraii mecanice cu frecvene mai mari de 20 000 Hz. Ele au de obicei intensitatea redus. Ultrasunetele cu intensitate mare se obin prin procedee electromecanice care se bazeaz pe fenomenul piezoelectric i / sau pe fenomenul magnetostriciune. Pot fi generate, de asemenea, cu fluiere.

2. Capacitatea de a auzi ultrasunete.La om limita superioar a auzului tinde s scad cu vrsta astfel c omul matur nu mai poate auzi acele sunete piigiate pe care un copil le aude. Anumite companii de telefoane mobile folosesc acest lucru pentru a crea sonerii de telefon care s fie auzite numai de cei tineri, dar ele sunt auzite cteodat i de cei n vrst din motive diferite.

Unele animale - cum ar fi cini, pisici, delfini, lilieci i oareci - au o limit superioar a frecvenei mai mare dect cea a urechii umane i astfel pot auzi ultrasunete, acesta fiind modul n care un fluier pentru cini funcioneaz.Gamele de frecven aproximative corespunztoare ultrasunetelor

Fluier de cini3. Aplicaii ale ultrasunetelorPropagarea ultrasunetelor este utilizat la msurarea distanelor, a debitelor. Liliecii utilizeaz ultrasunetele pentru orientarea n spaiu, prin emiterea unor semnale i recepionarea ecoului generat de obstacole.

4. Ultrasunete la animaleLiliaculLiliacul aude ultrasunete cu frecvene mai mari de 100 kHz.PetiPestii aud ultrasunete cu frecvene mai mari de 100 kHz.

5. Ultrasunete cu intensitate mare Generatorul piezoelectric

Figura 1. Efectul piezoelectricGeneratorul piezoelectric Descrierea generatoruluiUnii dielectrici cristalini formai din dipoli permaneni care au centru de simetrie (adic toate substanele feroelectrice) prezint aa numitul efect piezoelectric direct. Acesta const n urmtoarele: dac un astfel de cristal este supus la o deformare elastic, de exemplu la ntindere sau la comprimare, atunci dipolii si moleculari se vor roti ntr-un mod determinabil i cristalul se polarizeaz. Pe feele opuse solicitrilor mecanice apar sarcini electrice legate are creeaz o diferen de potenial (deci i un cmp electric) ntre ele. Mrimea polarizaiei, a diferenei de potenial este proporional cu mrimea deformrii mecanice. La schimbarea sensului de deformaie se schimb i semnul polarizrii electrice. Cele mai cunoscute cristale piezoelectrice naturale sunt cuarul, sarea Seignette, metatitanatul de bariu, etc.

CuarMetatitanatul de bariu

La aceleai cristale s-a observat i efectul piezoelectric invers. Acest efect se materializeaz astfel: la aplicarea unei diferene de potenial pe feele care se electrizau nainte, n funcie de mrimea acesteia, apare proporional o deformare mecanic de ntindere sau de comprimare, deformare datorat rotaiei provocate a dipolilor mecanici.n figura de langa este prezentat situaia n care cristalul a fost tiat nct pe direcia de aplicare a efortului exterior este perpendicular pe direcia suprafeelor care se electrizeaz. Un astfel de efect piezoelectric se numete efect piezoelectric longitudinal.Intensitatea undelor ultrasonore emise este maxim atunci cnd este ndeplinit condiia de rezonan pentru frecvena fundamental, adic, ca i la undele staionare la coarda vibrant:d = / 2 = / 2v v = / 2d = (1/2d) * radical (E/)d grosimea lameiPentru obinerea ultrasunetelor pe baza efectului piezoelectric se folosesc diferite montaje electronice, dintre care dou sunt mai cunoscute: montajul n rezonan i montajul n oscilaie.6. Montajul n rezonan

Montajul n rezonan este folosit mereu cnd sunt necesare energii ultrasonore mari. Dup cum se observ n figura 2, o schem foarte veche, cu triod, i cu un mod perimat de reprezentare a rezistorului i a bobinei, cuarul piezoelectric este montat n paralel cu condensatorul circuitului oscilant LC. El vibreaz forat pe frecvena curentului electric alternativ care i se aplic n paralel cu circuitul oscilant. Figura 2. Montajul n rezonan7. Montajul n oscilaieLamela de cuar piezoelectric este montat ntre gril i placa tubului electronic. Ea lucreaz n acest caz ca un oscilator, comandnd cu frecvena sa proprie funcionarea tubului electronic care produce cmp electric alternativ necesar ntreinerii vibraiilor mecanice ale oscilatorului piezoelectric. Montajul are o mare stabilitate n frecven i este folosit mai ales cnd sunt necesare ultrasunete cu frecven constant.

8. Generatorul de ultrasunete magnetostrictivFenomenul de magnetostriciune direct a fost descoperit de Joule nc din 1848 i const n proprietatea substanelor feromagnetice de a se dilata sau contracta n procesul lor de magnetizare. Exist i un fenomen de magnetostriciune invers care const n faptul c o bar feromagnetic deja magnetizat este supus din exterior unor deformri mecanice, intensitatea sa de magnetizare creste sau scade n funcie de mrimea deformaiei imprimate. Intensitatea manifestrii magnetostrictive depinde de natura materialului feromagnetic, de tratamentul la care a fost supus, de temperatura de lucru, de intensitatea cmpului magnetic utilizat i de lungimea barei.Dac bara feromagnetic folosit nu este magnetizat nainte, la introducerea ei ntr-un cmp magnetic alternativ, va emite ultrasunete la o frecven dubl fa de cea a curentului care alimenteaz bobina.Dac bara feromagnetic folosit a fost magnetizat nainte ntr-un cmp magnetic constant, la introducerea sa ntr-un cmp magnetic alternativ al unei bobine, aceasta se va deforma mecanic numai la alternana cmpului magnetic exterior care-i intensific cmpul magnetic propriu. Undele ultrasonore produse n aceast situaie vor avea aceeai frecven cu cea a curentului alternativ care alimenteaz bobina.

9. Ultrasunete in viata de zi cu ziIn viata de zi cu zi ultrasunetele sunt des folosite spre exemplu la aparate care alung dunatorii (rozatoare si insecte)(A), sau la tratamente obinute prin aciunea mecano-termic(B), sau pentru viitoarele mmici care isi pot vedea copilul inainte ca acesta sa se nasc (C)

ABC