INGENIERO MECANICO

PRINCIPIOS
BASICOS DE
ULTRASONIDO
Erson Daniel Hurtado Prieto.
David Collazos.
Joao Luis Ealo Cuello

1

Laboratorio de Vibraciones y Acustica

2

Conversión de Modo

INTRODUCCION.
 Si

una onda choca en una interface entre dos
medios con una incidencia oblicua, y si uno de
los medios es un solido, en general, un fenómeno
complicado ocurre, el cual se conoce comoconversión de modo de una onda longitudinal a
una onda cortante, y viceversa, por las ondas
reflejadas y transmitidas.

Laboratorio de Vibraciones y Acustica

3

Medium 1

Medium 2



Interface

Figura 1. Diagrama esquemático de la incidencia de una onda en dos medios
Laboratorio de Vibraciones y Acustica

4

INTRODUCCION

 Las

relaciones entre las ondas reflejadas ytransmitidas y la onda incidente, definida en
términos de la amplitud e intensidad, dependen
de las características de las impedancias
acústicas del medio, los ángulos de incidencia y
el tipo de onda incidente (Onda longitudinal u
onda de cizallamiento).

Laboratorio de Vibraciones y Acustica

INTRODUCCION

5

 El

fenómeno de transmisión acústica con
conversión de modo, es importante enmuchas
aplicaciones de pruebas no destructivas y la
caracterización de propiedades acústicas de
materiales solidos.

Laboratorio de Vibraciones y Acustica

INTRODUCCION

6

 Generalmente

estas aplicaciones tienen unos
bloques solidos o líquidos también conocidos
como zapatas, entre la cara del transductor y el
material de prueba. El haz ultrasónico reflejado y
transmitido através de las interfaces depende
de la velocidad de propagación acústica entre
los materiales que forman parte de la interfaz, la
geometría del transductor y el ángulo de
incidencia en las interfaces. Por esta razón es
importante el conocimiento de la interacción de
la onda incidente con las interfaces.

Laboratorio de Vibraciones y Acustica

INTRODUCCION

7



La propagación deonda en medios solidos es mas
compleja que en medios líquidos, porque ambas
ondas longitudinal y de cizallamiento se pueden
propagar simultaneamente en solidos.



La existencia de ambos tipos de onda hace dificil
la interpretacion de las señales recibidas y esto es
importante para ellimiinar los modos de
propagacion indeseados (Kino, 1987; Krautkramer,
1977).

Laboratorio deVibraciones y Acustica

INTRODUCCION

8

La propagación de ondas de cizallamiento
en líquidos no viscosos no es posible porque
la energía es totalmente disipada. En
líquidos Viscosos es posible tener ondas de
cizallamiento, pero estas son fuertemente
atenuadas y pueden viajar una distancia
muy pequeña en el orden de micrómetros.
Luego es correcto decir que únicamente
las
ondaslongitudinales
pueden
propagarse en líquidos.

Laboratorio de Vibraciones y Acustica

9

Profundidad de Penetración

Calculo de la profundidad de
penetracion
𝛿=





2𝜂
𝜌𝜔

Donde:
𝜂 = 𝑣𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑖𝑛𝑎𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑃𝑎. 𝑠
𝜌 = 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 𝐾𝑔/𝑚3
𝜔 = 𝑓𝑟𝑒𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑎𝑛𝑔𝑢𝑙𝑎𝑟 𝑀𝐻𝑧

Comprobar lo siguiente,Para un fluido con:
 𝜂 = 0.001 𝑃𝑎. 𝑠
 𝜌 = 1000 𝐾𝑔/𝑚3
 𝜔 = 1 𝑀𝐻𝑧
 Cual es su profundidadde penetracion.
Laboratorio de Vibraciones y Acustica

10

 El

ángulo de incidencia es definido como el
ángulo entre la dirección de propagación de la
onda y el vector normal a la superficie de
reflexión. Cuando la incidencia normal ocurre en
la interface, otro tipo de onda es generada, cuyo
fenómeno es llamado conversión de modo. Por
ejemplo, en el proceso de reflexión donde laonda longitudinal se propaga en el vidrio esta
chocando en la interface en contacto con el
aire, si el ángulo de incidencia es mayor que 42°,
únicamente las ondas de cizallamiento son
reflejadas.
Laboratorio de Vibraciones y Acustica

11

 Este

fenómeno, es llamado conversión total, es
importante para convertir onda longitudinal a
onda cortante sin perdida de energía.
 Sobre...