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Explicación del ángulo de haz de un transductor ultrasónico: frecuencia, apertura, campo cercano y lóbulos laterales

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Explicación del ángulo de haz de un transductor ultrasónico: frecuencia, apertura, campo cercano y lóbulos laterales

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Un ángulo de haz debe definirse antes de asignarle un valor numérico
El «ángulo de haz» suele considerarse una propiedad fija, pero un transductor no proyecta un cono con un borde definido. La presión acústica varía de forma continua en función de la dirección y la distancia. El ángulo que figura en un catálogo puede medirse entre puntos de -3 dB, de -6 dB, otro umbral o los primeros nulos; puede describir la presión de emisión, la sensibilidad de recepción o una respuesta combinada de pulso-eco. Esas definiciones dan lugar a valores numéricos distintos para un mismo dispositivo.

Antes de comparar dos transductores ultrasónicos, hay que preguntar por el criterio de nivel, el ángulo completo o el medio ángulo, el plano de medición, la distancia, el medio, la frecuencia, el montaje, el objetivo o el receptor, el accionamiento y el procesamiento de la señal. Sin esas condiciones, «15 grados» y «20 grados» pueden no representar una diferencia real de rendimiento.

El haz es una respuesta espacial
Una apertura activa contiene muchos puntos vibrantes. Sus ondas se combinan de forma constructiva y destructiva en el espacio. En el eje, las contribuciones pueden reforzarse. Fuera del eje, las diferencias de fase reducen la suma y pueden crear nulos y lóbulos laterales. El campo resultante depende de la longitud de onda en relación con la apertura efectiva y de la distribución de amplitud y fase a lo largo de dicha apertura.

Un pistón circular simple que vibra uniformemente resulta útil para comprender las tendencias, pero un transductor comercial también incluye un elemento piezoeléctrico, capas de adaptación, soporte, carcasa, cara protectora, adhesivo, curvatura, amortiguación y límite de montaje. Estos elementos pueden modificar la apertura efectiva e introducir un comportamiento no axisimétrico. Utilice el modelo del pistón como estimación y, a continuación, mida el conjunto completo.