Ultrasonido

Ultrasonido
El ultrasonido es una onda acústica o sonora cuya frecuencia está por encima del espectro auditivo del oído humano (aproximadamente 20.000 Hz).
Algunos animales como los delfines y los murciélagos lo utilizan de forma parecida al radar en su orientación. A este fenómeno se lo conoce como ecolocalización. Se trata de que las ondas emitidas por estos animales son tan altas que“rebotan” fácilmente en todos los objetos alrededor de ellos, esto hace que creen una “imagen” y se orienten en donde se encuentran.
Usos
Los ultrasonidos son utilizados habitualmente en aplicaciones industriales (medición de distancias, caracterización interna de materiales, ensayos no destructivos y otros). También se emplean equipos de ultrasonidos en ingeniería civil, para detectar posiblesanomalías y en medicina (ver ecografía, fisioterapia, ultrasonoterapia).
Un ejemplo del uso del ultrasonido en el campo médico son los dispositivos tales como el doppler fetal, el cual utiliza ondas de ultrasonido de entre 2 a 3 MHz para detectar la frecuencia cardíaca fetal dentro del vientre materno. Otro ejemplo de su uso en medicina es la Litotricia extracorpórea por ondas de choque, una técnicaterapéutica para el tratamiento de la litiasis renal.
La máquina de ultrasonido crea imágenes que permiten examinar varios órganos en el cuerpo. Esta máquina envía ondas sonoras de alta frecuencia que hacen eco en las estructuras corporales y un computador recibe dichas ondas reflejadas y las utiliza para crear una imagen.
Las frecuencias típicas utilizadas para aplicaciones en abdomen pueden irdesde 2,0 MHz a 5,0 MHz mientras que para regiones como mama, músculo-esqueléticas, tiroides, etc., las frecuencias pueden oscilar entre 8,0 MHz a 16,0 MHz.
Generadores de ultrasonidos
La idea básica para generar ultrasonidos es bastante simple. Los generadores o transductores son unos aparatos que constan de un elemento, llamémosle primario o transformador, que está en contacto con el medio y quetransforma una señal eléctrica, magnética o mecánica en una onda ultrasónica. La señal "fácil" de generar (eléctrica, magnética, mecánica), es proporcionada por el elemento secundario.

Generador ultrasónico. Esquema general
Las ondas producidas, como hemos dicho, hacen vibrar el medio, lo cual es coherente con el concepto de onda sonora. Los generadores se diseñarán con el objetivo de radiar lamayor cantidad de potencia acústica posible: se usará la frecuencia de resonancia, como veremos.

Detección de ultrasonidos
Detectores mecánicos
La idea de estos detectores es utilizar un disco o una placa sobre la cual incidirá la onda ultrasónica en dirección normal. Cuando se produzca esta incidencia, la onda ejercerá una presión sobre el disco que lo hará girar, pudiendo medir la energíaincidente.
Detectores eléctricos
La propiedad general que se utiliza aquí es la siguiente: La resistencia de un hilo fino calentado eléctricamente es proporcional a la velocidad del aire que pasa alrededor de él. Dicho esto, el funcionamiento de este tipo de detectores es inmediato: la onda ultrasónica proporcionará diferentes velocidades en el aire, que se traducirán en variaciones en laresistencia del hilo.
Detectores electrónicos
Estos métodos son de los más exactos a la hora de medir las características de un ultrasonido en un fluido. La idea es la siguiente: se utiliza una especie de columna llamada interferómetro. En un lado, se sitúa la entrada del ultrasonido y, en el otro, un reflector. La clave es crear una onda estacionaria para un mejor estudio.
Detectores calorimétricosEl principio que utiliza este tipo de detectores es el de que cuando una onda sonora es absorbida por un determinado material, se produce un aumento de temperatura del mismo. El calor producido se puede relacionar directamente con la energía de la onda.
Detectores ópticos
Los detectores ópticos resuelven los inconvenientes de los transductores piezoeléctricos: son poco sensibles al ruido...