Ultrasonido

1. INTRODUCCION

1. a INTRODUCCION
Hoy en día, hay diversas formas de realizar medidas dentro de un espacio. De acuerdo a la precisión que se busque la medida se puede optar por diversos métodos y/o dispositivos. El método casero mas simple es la utilización del metro, pero cuando se trata de algo mas serio, ya sea para una industria grande o pequeña se recurre a medidores electrónicos.
Losmás frecuentes son los ópticos y los ultrasónicos. Presentan ciertas diferencias considerables que se mencionaran mas adelante.

1. b FORMULACION DEL PROBLEMA
En los sensores de posición que se analizan en este trabajo cuentan con un problema.
Al ser de bajo costo no se incorporan generalmente sensores de temperatura, por lo que realizan sus cálculos tomando como referencia la temperaturaambiente (20º C).
Es evidente que no es constante en la realidad, pero como el error que produce se considera despreciable puede descartarse una modificación que implicaría mayor costo de producción.

1. c OBJETIVOS
• Investigar el funcionamiento de los medidores
• Investigar el calculo de la velocidad del sonido
• Proponer una tabla, que muestre las correcciones que deberían aplicarse a losresultados que entregan los dispositivos de medición, de acuerdo a los distintas temperaturas.

1. d METODOLOGIA
Para alcanzar los objetivos propuestos básicamente se partirá de bases teóricas, conceptuales, cálculos que aseguren la veracidad de los resultados a obtener.
Se recopilara información acerca de la velocidad del sonido, de acuerdo a los cambios de temperatura, las ecuaciones que realizanlos medidores para calcular las distancias.

2. CONCEPTOS BASICOS

Antes de analizar los medidores es necesario revisar conceptos básicos que serán brevemente explicados a continuación.

2.a SONIDO
Existe como todos saben en la tierra lo que se denomina presión atmosférica, resultado de la interacción entre partículas que ejercen cierta fuerza. Esa fuerza sobre cualquier punto de laatmósfera es igual a la presión estática. Cuando las partículas se encuentran en estado de equilibrio la presión atmosférica es de 1013.25 hectopascales.
El sonido consiste en una vibración del aire que se propaga en forma de perturbación de la presión atmosférica, donde las partículas son desplazadas de su posición de equilibrio y oscilan en torno a ella debido a la propiedad elástica de estemedio.
Estas ondas sonoras son producidas por una fuente debido a la vibración de una superficie que se encuentra en contacto con el medio de propagación. El medio debe ser elástico para poder conducir la onda que viaja a cierta velocidad de acuerdo al medio. El receptor capta la onda.

2.b Ultrasonido
Los ultrasonidos son antes que nada ondas acústicas, exactamente igual a las mencionadasanteriormente, salvo que tienen una frecuencia mayor que la máxima audible por el oído humano. Ésta comienza desde unos 20 Hz y tiene un límite superior de aproximadamente 20 KHz, mientras que el ultrasonido es una onda de una frecuencia superior a esta.

2.c VELOCIDAD DEL SONIDO
La ecuación de la velocidad del sonido en gases es:


Siendo γ el coeficiente de dilatación adiabática, R la constanteuniversal de los gases, T la temperatura en grados Kelvin y M la masa molar del gas. Los valores típicos para la atmósfera estándar a nivel del mar son los siguientes:
γ = 1,4 []
R=8,314 [J/Mol.K]
T=293,15 [K] (20ºC).
M=masa de 1mol en Kg/Mol= 0,0288 Kg/mol (para el aire)

Para temperaturas cercanas a la temperatura ambiente, esta expresión puede aproximarse (para el aire) por:C = 332 + 0.608. T [ºC]

Se considera la temperatura ambiente igual a 20 ºC, lo que da una velocidad de propagación de 344 m/s.









3. MEDIDORES DE DISTANCIA ULTRASONICOS

3.a Introducción
Esencialmente existen dos sistemas activos para la medición de proximidad o de distancias sin necesidad de contacto físico: los ópticos y los...