Un trasduttore ultrasonico è un componente elettrico che converte le onde sonore ultrasoniche oltre la portata dell’udito umano in segnali elettrici a corrente alternata (CA) oa corrente continua (CC) che vengono quindi trasmessi o registrati. Di solito tali dispositivi sono costruiti su cristalli che dimostrano un effetto piezoelettrico, che conducono corrente elettrica in risposta a sollecitazioni meccaniche o vibrazioni. I cristalli hanno un’uscita direttamente proporzionale alla forza dell’onda sonora in ingresso o allo stress, e questo li rende utili dispositivi di misurazione come trasduttori ad ultrasuoni.
Le applicazioni per l’elettronica basata su trasduttori ultrasonici includevano l’uso nei primi telecomandi televisivi come dispositivi di segnale e, a partire dal 2011, negli anemometri utilizzati dalle stazioni meteorologiche per monitorare la rotta e la velocità del vento. Sono utilizzati nelle applicazioni industriali per monitorare il livello del fluido in un serbatoio e nelle automobili moderne a partire dal 2011 per i sensori di posizione dell’eco per indicare gli oggetti nelle immediate vicinanze del percorso di un veicolo che sta effettuando il backup o sta entrando in un garage . Poiché un trasduttore ultrasonico può anche svolgere il ruolo di trasmettitore ultrasonico attraverso l’alimentazione elettrica in ingresso, in molti casi offrono la capacità di un tipo primitivo di sonar. Le onde sonore possono essere riflesse da una superficie e la distanza da quella superficie misurata dal tempo e dalla frequenza dell’onda che rimbalza indietro.
I dispositivi elettrici che convertono una forma di energia in un’altra, come i sensori a ultrasuoni, hanno spesso applicazioni diffuse nell’elettronica e nell’industria. Ora esistono molti usi diversi per il trasduttore a ultrasuoni, inclusi i controlli ambientali per gli edifici, come negli umidificatori in cui vaporizzano la superficie dell’acqua e negli allarmi antifurto per rilevare oggetti che si muovono all’interno di un percorso altrimenti libero. L’ecografia si basa anche sul principio di un trasduttore ultrasonico in medicina, in cui vengono impiegate onde sonore da 1 a 30 megahertz per generare immagini a distanza per lo stato di muscoli, organi interni e vasi sanguigni nel corpo umano, nonché lo stato di un feto durante la gravidanza.
Dall’era degli anni ‘1940, il trasduttore ultrasonico è stato incorporato nelle apparecchiature di prova per rilevare i difetti in una serie di applicazioni relative al sonar. Possono essere utilizzati per trovare crepe sottili, vuoti o sezioni porose in calcestruzzo e fondamenta di edifici, saldature metalliche danneggiate o fratturate e difetti in altri materiali come plastica, ceramica e compositi. I dispositivi sono versatili perché le onde sonore che emettono saranno influenzate da qualsiasi mezzo, liquido, solido o gas. Con un rilevatore utilizzato per misurare lo stato del gas, tuttavia, un gel intermedio viene solitamente posizionato tra il gas e il trasduttore ultrasonico, poiché le onde sonore sono altrimenti mal condotte e registrate in un mezzo gassoso.
Il campo del rilevamento dei difetti per la tecnologia a ultrasuoni è suddiviso in cinque diversi tipi di trasduttori: contatto, raggio angolare, linea di ritardo, immersione e trasduttori a doppio elemento. I trasduttori di contatto devono avere un contatto ravvicinato con ciò che stanno misurando, come un rilevatore di montanti nel settore edile utilizzato per rilevare travi di legno dietro i muri. Un trasduttore ad immersione è impermeabile e posizionato in un flusso di fluido. Sia la forma del raggio angolare che quella della linea di ritardo di un trasduttore a ultrasuoni vengono utilizzate per misurare le saldature e in condizioni di alte temperature. Il trasduttore a doppio elemento è contemporaneamente trasmettitore e ricevitore per il monitoraggio continuo di superfici ruvide o potenzialmente imperfette.