Ultrasonido
El ultrasonido es ondas sonoras con frecuencias mayores que el límite superior del audible humano audiencia . El ultrasonido no es diferente del sonido "normal" (audible) en sus propiedades físicas, excepto que los humanos no pueden escucharlo. Este límite varía de persona a persona y es de aproximadamente 20 kilohercios (20.000 hercios) en adultos jóvenes sanos. Los dispositivos de ultrasonido operan con frecuencias desde 20 kHz hasta varios gigahercios.
El ultrasonido se utiliza en muchos campos diferentes. Los dispositivos ultrasónicos se utilizan para detectar objetos y medir distancias. La ecografía o la ecografía se utilizan a menudo en medicina . En las pruebas no destructivas de productos y estructuras, el ultrasonido se utiliza para detectar defectos invisibles. Industrialmente, el ultrasonido se utiliza para limpiar, mezclar y acelerar procesos químicos. Los animales como los murciélagos y las marsopas utilizan el ultrasonido para localizar presas y obstáculos. [1]
Historia
La acústica , la ciencia del sonido , se remonta a Pitágoras en el siglo VI a.C., quien escribió sobre las propiedades matemáticas de los instrumentos de cuerda . La ecolocalización en los murciélagos fue descubierta por Lazzaro Spallanzani en 1794, cuando demostró que los murciélagos cazaban y navegaban con un sonido inaudible, no con una visión. Francis Galton en 1893 inventó el silbato Galton , un silbato ajustableque produjo ultrasonido, que usó para medir el rango de audición de humanos y otros animales, demostrando que muchos animales podían escuchar sonidos por encima del rango de audición de humanos. La primera aplicación tecnológica del ultrasonido fue un intento de detectar submarinos por Paul Langevin en 1917. El efecto piezoeléctrico , descubierto por Jacques y Pierre Curie en 1880, fue útil en transductores para generar y detectar ondas ultrasónicas en el aire y el agua. [2]
Definición
El Instituto Nacional Estadounidense de Estándares define el ultrasonido como " sonido a frecuencias superiores a 20 kHz". En el aire a presión atmosférica, las ondas ultrasónicas tienen longitudes de onda de 1,9 cm o menos.
Percepción
Humanos
El límite de frecuencia superior en humanos (aproximadamente 20 kHz) se debe a limitaciones del oído medio . La sensación auditiva puede ocurrir si el ultrasonido de alta intensidad se alimenta directamente al cráneo humano y llega a la cóclea a través de la conducción ósea , sin pasar por el oído medio. [3]
Los niños pueden escuchar algunos sonidos agudos que los adultos mayores no pueden escuchar, porque en los seres humanos el tono límite superior de audición tiende a disminuir con la edad. [4] Una compañía estadounidense de telefonía celular ha utilizado esto para crear señales de timbre que supuestamente solo son audibles para los humanos más jóvenes, [5] pero muchas personas mayores pueden escuchar las señales, lo que puede deberse a la considerable variación del deterioro relacionado con la edad en el umbral de audición superior. El Mosquito es un dispositivo electrónico que utiliza una frecuencia de tono alto para disuadir a los jóvenes de merodear .
Animales
Los murciélagos utilizan una variedad de técnicas de alcance ultrasónico ( ecolocalización ) para detectar a sus presas. Pueden detectar frecuencias superiores a 100 kHz, posiblemente hasta 200 kHz. [6]
Muchos insectos tienen una buena audición ultrasónica, y la mayoría de estos son insectos nocturnos que escuchan a los murciélagos ecolocalizadores . Estos incluyen muchos grupos de polillas , escarabajos , mantis religiosas y crisopas . Al escuchar un murciélago, algunos insectos realizarán maniobras evasivas para escapar de ser atrapados. [7] Las frecuencias ultrasónicas desencadenan una acción refleja en la polilla noctuida que hace que caiga ligeramente en su vuelo para evadir el ataque. [8] Las polillas tigre también emiten clics que pueden perturbar la ecolocalización de los murciélagos, [9] [10] y en otros casos puede anunciar el hecho de que son venenosas al emitir sonido. [11] [12]
El rango de audición de perros y gatos se extiende hasta el ultrasonido; el extremo superior del rango de audición de un perro es de aproximadamente 45 kHz, mientras que el de un gato es de 64 kHz. [13] [14] Los ancestros salvajes de gatos y perros desarrollaron este rango de audición más alto para escuchar sonidos de alta frecuencia hechos por sus presas preferidas, los pequeños roedores. [13] Un silbato para perros es un silbato que emite ultrasonidos, que se utiliza para entrenar y llamar a los perros. La frecuencia de la mayoría de los silbidos para perros está dentro del rango de 23 a 54 kHz. [15]
Las ballenas dentadas , incluidos los delfines , pueden escuchar el ultrasonido y utilizar dichos sonidos en su sistema de navegación ( biosonar ) para orientar y capturar presas. [16] Las marsopas tienen el límite superior de audición más alto conocido en alrededor de 160 kHz. [17] Varios tipos de peces pueden detectar ultrasonido. En el orden Clupeiformes , se ha demostrado que los miembros de la subfamilia Alosinae ( shad ) pueden detectar sonidos de hasta 180 kHz, mientras que las otras subfamilias (por ejemplo, los arenques ) pueden escuchar solo hasta 4 kHz. [18]
Los sistemas de generador / altavoz de ultrasonido se venden como dispositivos electrónicos de control de plagas , que se dice que ahuyentan a los roedores e insectos , pero no hay evidencia científica de que los dispositivos funcionen. [19] [20] [21]
Detección y alcance
Sensor sin contacto
Un sistema de detección o nivel ultrasónico no requiere contacto con el objetivo. Para muchos procesos en las industrias médica, farmacéutica, militar y general, esto es una ventaja sobre los sensores en línea que pueden contaminar los líquidos dentro de un recipiente o tubo o que pueden obstruirse con el producto.
Se utilizan sistemas tanto de onda continua como pulsados. El principio detrás de una tecnología ultrasónica pulsada es que la señal de transmisión consiste en ráfagas cortas de energía ultrasónica. Después de cada ráfaga, la electrónica busca una señal de retorno dentro de una pequeña ventana de tiempo correspondiente al tiempo que tarda la energía en pasar a través del recipiente. Solo una señal recibida durante esta ventana calificará para procesamiento de señal adicional.
Una aplicación de consumo popular de alcance ultrasónico fue la cámara Polaroid SX-70 , que incluía un sistema de transductor liviano para enfocar la cámara automáticamente. Más tarde, Polaroid obtuvo la licencia de esta tecnología de ultrasonido y se convirtió en la base de una variedad de productos ultrasónicos.
Sensores de movimiento y medición de flujo
Una aplicación de ultrasonido común es un abridor de puerta automático, donde un sensor ultrasónico detecta el acercamiento de una persona y abre la puerta. Los sensores ultrasónicos también se utilizan para detectar intrusos; el ultrasonido puede cubrir un área amplia desde un solo punto. El flujo en tuberías o canales abiertos se puede medir mediante caudalímetros ultrasónicos, que miden la velocidad media del líquido que fluye. En reología , un reómetro acústico se basa en el principio del ultrasonido. En mecánica de fluidos , el flujo de fluidos se puede medir usando un medidor de flujo ultrasónico .
Pruebas no destructivas
La prueba ultrasónica es un tipo de prueba no destructiva que se usa comúnmente para encontrar fallas en los materiales y medir el grosor de los objetos. Las frecuencias de 2 a 10 MHz son comunes, pero para fines especiales se utilizan otras frecuencias. La inspección puede ser manual o automatizada y es una parte esencial de los procesos de fabricación modernos. Se pueden inspeccionar la mayoría de los metales , así como los plásticos y los compuestos aeroespaciales . El ultrasonido de baja frecuencia (50–500 kHz) también se puede utilizar para inspeccionar materiales menos densos como madera , hormigón y cemento .
La inspección por ultrasonido de uniones soldadas ha sido una alternativa a la radiografía para pruebas no destructivas desde la década de 1960. La inspección ultrasónica elimina el uso de radiación ionizante, con beneficios de seguridad y costos. El ultrasonido también puede proporcionar información adicional, como la profundidad de los defectos en una junta soldada. La inspección ultrasónica ha progresado de métodos manuales a sistemas computarizados que automatizan gran parte del proceso. Una prueba ultrasónica de una articulación puede identificar la existencia de defectos, medir su tamaño e identificar su ubicación. No todos los materiales soldados son igualmente susceptibles de inspección ultrasónica; algunos materiales tienen un gran tamaño de grano que produce un alto nivel de ruido de fondo en las mediciones. [22]
La medición ultrasónica de espesores es una técnica que se utiliza para controlar la calidad de las soldaduras.
Hallazgo de rango ultrasónico
Un uso común de la ecografía es la búsqueda del alcance bajo el agua ; este uso también se llama Sonar . Se genera un pulso ultrasónico en una dirección particular. Si hay un objeto en el camino de este pulso, parte o todo el pulso se reflejará de regreso al transmisor como un eco y se puede detectar a través del camino del receptor. Midiendo la diferencia de tiempo entre el pulso que se transmite y el eco que se recibe, es posible determinar la distancia.
El tiempo de viaje medido de los pulsos de Sonar en el agua depende en gran medida de la temperatura y la salinidad del agua. El rango ultrasónico también se aplica para la medición en el aire y para distancias cortas. Por ejemplo, las herramientas de medición ultrasónicas portátiles pueden medir rápidamente la distribución de las habitaciones.
Aunque la búsqueda de rango bajo el agua se realiza a frecuencias subaudibles y audibles para grandes distancias (1 a varios kilómetros), la búsqueda de rango ultrasónica se usa cuando las distancias son más cortas y se desea que la precisión de la medición de la distancia sea más fina. Las mediciones ultrasónicas pueden estar limitadas a través de capas de barrera con grandes diferenciales de salinidad, temperatura o vórtice. El rango en el agua varía de unos cientos a miles de metros, pero se puede realizar con una precisión de centímetros a metros.
Identificación por ultrasonido (USID)
La identificación por ultrasonido (USID) es un sistema de localización en tiempo real (RTLS) o tecnología de sistema de posicionamiento interior (IPS) que se utiliza para rastrear e identificar automáticamente la ubicación de objetos en tiempo real utilizando nodos simples y económicos (insignias / etiquetas) adjuntos o integrados en objetos y dispositivos, que luego transmiten una señal de ultrasonido para comunicar su ubicación a los sensores del micrófono.
Imagen
Sokolov reconoció en 1939 la posibilidad de obtener imágenes ultrasónicas de objetos, con una onda de sonido de 3 GHz que producía una resolución comparable a una imagen óptica, pero las técnicas de la época producían imágenes de contraste relativamente bajo con poca sensibilidad. [23] Las imágenes ultrasónicas utilizan frecuencias de 2 megahercios y superiores; la longitud de onda más corta permite la resolución de pequeños detalles internos en estructuras y tejidos. La densidad de potencia es generalmente inferior a 1 vatio por centímetro cuadrado para evitar los efectos de calentamiento y cavitación en el objeto examinado. [24] Las ondas de ultrasonido altas y ultra altas se utilizan en microscopía acústica., con frecuencias de hasta 4 gigahercios. Las aplicaciones de imágenes ultrasónicas incluyen pruebas industriales no destructivas, control de calidad y usos médicos. [23]
Microscopía acústica
La microscopía acústica es la técnica de utilizar ondas sonoras para visualizar estructuras demasiado pequeñas para ser resueltas por el ojo humano. En microscopios acústicos se utilizan frecuencias de hasta varios gigahercios. La reflexión y la difracción de las ondas sonoras de estructuras microscópicas pueden producir información que no está disponible con la luz.
Medicina humana
El ultrasonido médico es una técnica de diagnóstico por imágenes médicas basada en ultrasonido que se utiliza para visualizar músculos, tendones y muchos órganos internos para capturar su tamaño, estructura y cualquier lesión patológica con imágenes tomográficas en tiempo real. El ultrasonido ha sido utilizado por radiólogos y ecografistas para obtener imágenes del cuerpo humano durante al menos 50 años y se ha convertido en una herramienta de diagnóstico ampliamente utilizada. La tecnología es relativamente barata y portátil, especialmente en comparación con otras técnicas, como la resonancia magnética (MRI) y la tomografía computarizada (TC). La ecografía también se utiliza para visualizar fetos durante la atención prenatal de rutina y de emergencia.. Estas aplicaciones de diagnóstico utilizadas durante el embarazo se denominan ecografía obstétrica . Tal como se aplica actualmente en el campo médico, la ecografía realizada correctamente no presenta riesgos conocidos para el paciente. [25] La ecografía no utiliza radiación ionizante y los niveles de potencia utilizados para la obtención de imágenes son demasiado bajos para causar efectos adversos de calentamiento o presión en el tejido. [26] [27] Aunque aún se desconocen los efectos a largo plazo debido a la exposición al ultrasonido en la intensidad del diagnóstico, [28] actualmente la mayoría de los médicos sienten que los beneficios para los pacientes superan los riesgos. [29]El principio ALARA (tan bajo como sea razonablemente posible) se ha defendido para un examen de ultrasonido, es decir, mantener el tiempo de escaneo y la configuración de potencia lo más bajo posible pero consistente con las imágenes de diagnóstico, y que, según ese principio, los usos no médicos, que por definición son no es necesario, se desalientan activamente. [30]
El ultrasonido también se usa cada vez más en casos de trauma y primeros auxilios, y el ultrasonido de emergencia se está convirtiendo en un elemento básico de la mayoría de los equipos de respuesta de EMT. Además, la ecografía se utiliza en casos de diagnóstico remoto donde se requiere teleconsulta , como experimentos científicos en el espacio o diagnóstico de equipos deportivos móviles. [31]
Según RadiologyInfo, [32] las ecografías son útiles en la detección de anomalías pélvicas y pueden incluir técnicas conocidas como ecografía abdominal (transabdominal), ecografía vaginal (transvaginal o endovaginal) en mujeres y también ecografía rectal (transrectal) en hombres.
Medicina Veterinaria
La ecografía de diagnóstico se utiliza externamente en caballos para la evaluación de lesiones de tejidos blandos y tendones, e internamente en particular para el trabajo reproductivo: evaluación del tracto reproductivo de la yegua y detección de preñez. [33] También se puede usar de manera externa en sementales para evaluar la condición y el diámetro testicular, así como internamente para la evaluación reproductiva (conducto deferente, etc.). [34]
En 2005, la industria del ganado de carne comenzó a utilizar la tecnología de ultrasonido para mejorar la salud animal y el rendimiento de las operaciones ganaderas. [35] El ultrasonido se usa para evaluar el grosor de la grasa, el área de las costillas y la grasa intramuscular en animales vivos. [36] También se utiliza para evaluar la salud y las características de los terneros por nacer.
La tecnología de ultrasonido proporciona un medio para que los productores de ganado obtengan información que se puede utilizar para mejorar la cría y la cría de ganado. La tecnología puede ser costosa y requiere un compromiso de tiempo considerable para la recopilación continua de datos y la capacitación de los operadores. [36] No obstante, esta tecnología ha demostrado su utilidad en la gestión y funcionamiento de una operación de cría de ganado. [35]
Procesamiento y poder
Las aplicaciones de ultrasonido de alta potencia a menudo utilizan frecuencias entre 20 kHz y algunos cientos de kHz. Las intensidades pueden ser muy altas; por encima de 10 vatios por centímetro cuadrado, la cavitación se puede inducir en medios líquidos y algunas aplicaciones utilizan hasta 1000 vatios por centímetro cuadrado. Intensidades tan elevadas pueden inducir cambios químicos o producir efectos significativos por acción mecánica directa y pueden inactivar microorganismos dañinos. [24]
Terapia física
El ultrasonido ha sido utilizado desde la década de 1940 por fisioterapeutas y terapeutas ocupacionales para tratar el tejido conectivo : ligamentos , tendones y fascia (y también tejido cicatricial ). [37] Las afecciones para las que se puede utilizar la ecografía para el tratamiento incluyen los siguientes ejemplos: esguinces de ligamentos , distensiones musculares , tendinitis , inflamación de las articulaciones, fascitis plantar , metatarsalgia , irritación de las facetas, síndrome de pinzamiento , bursitis , artritis reumatoide , osteoartritis.y adhesión del tejido cicatricial.
Aplicaciones biomédicas
El ultrasonido también tiene aplicaciones terapéuticas, que pueden ser muy beneficiosas cuando se usan con precauciones de dosificación. [38] El ultrasonido de potencia relativamente alta puede romper depósitos o tejidos pedregosos, acelerar el efecto de los medicamentos en un área específica, ayudar en la medición de las propiedades elásticas del tejido y puede usarse para clasificar células o partículas pequeñas para la investigación.
Tratamiento de impacto ultrasónico
El tratamiento de impacto ultrasónico (UIT) utiliza ultrasonido para mejorar las propiedades mecánicas y físicas de los metales. [39] Es una técnica de procesamiento metalúrgico en la que se aplica energía ultrasónica a un objeto metálico. El tratamiento ultrasónico puede resultar en una tensión de compresión residual controlada, refinamiento del grano y reducción del tamaño del grano. La fatiga de ciclo alto y bajo se ha mejorado y se ha documentado que proporciona aumentos hasta diez veces mayores que en las muestras que no son UIT. Además, UIT ha demostrado su eficacia para abordar el agrietamiento por corrosión bajo tensión , la fatiga por corrosión y problemas relacionados.
Cuando la herramienta UIT, compuesta por el transductor ultrasónico, los pines y otros componentes, entra en contacto con la pieza de trabajo, se acopla acústicamente con la pieza de trabajo, creando una resonancia armónica. [40] Esta resonancia armónica se realiza a una frecuencia cuidadosamente calibrada, a la que los metales responden muy favorablemente.
Dependiendo de los efectos deseados del tratamiento, se aplica una combinación de diferentes frecuencias y amplitud de desplazamiento. Estas frecuencias oscilan entre 25 y 55 kHz, [41] con la amplitud de desplazamiento del cuerpo resonante de entre 22 y 50 µm (0,00087 y 0,0020 in).
Los dispositivos UIT se basan en transductores magnetostrictivos .
Procesando
La ultrasonidos ofrece un gran potencial en el procesamiento de líquidos y lodos, al mejorar la mezcla y las reacciones químicas en diversas aplicaciones e industrias. La ecografía genera ondas alternas de baja y alta presión en los líquidos, lo que lleva a la formación y al colapso violento de pequeñas burbujas de vacío . Este fenómeno se denomina cavitación.y provoca chorros de líquido que inciden a alta velocidad y fuertes fuerzas de cizallamiento hidrodinámicas. Estos efectos se utilizan para la desaglomeración y molienda de materiales de tamaño micrométrico y nanométrico, así como para la desintegración de células o la mezcla de reactivos. En este aspecto, la ultrasonicación es una alternativa a los mezcladores de alta velocidad y los molinos de bolas con agitador. Las láminas ultrasónicas debajo del alambre en movimiento en una máquina de papel utilizarán las ondas de choque de las burbujas de implosión para distribuir las fibras de celulosa de manera más uniforme en la banda de papel producida, lo que hará un papel más resistente con superficies más uniformes. Además, las reacciones químicas se benefician de los radicales libres creados por la cavitación, así como de la entrada de energía y la transferencia de material a través de las capas límite. Para muchos procesos, este sonoquímico (ver sonoquímica) efecto conduce a una reducción sustancial del tiempo de reacción, como en la transesterificación del aceite en biodiesel . [ cita requerida ]
Se requieren una intensidad ultrasónica sustancial y una gran amplitud de vibración ultrasónica para muchas aplicaciones de procesamiento, como la nanocristalización, la nanoemulsificación, [42] desaglomeración, extracción, alteración celular, entre muchas otras. Por lo general, un proceso se prueba primero a escala de laboratorio para demostrar su viabilidad y establecer algunos de los parámetros de exposición ultrasónicos requeridos. Una vez completada esta fase, el proceso se transfiere a una escala piloto (de banco) para la optimización de la preproducción de flujo continuo y luego a una escala industrial para la producción continua. Durante estos pasos de ampliación, es esencial asegurarse de que todas las condiciones de exposición locales (amplitud ultrasónica, cavitaciónintensidad, tiempo pasado en la zona de cavitación activa, etc.) permanecen iguales. Si se cumple esta condición, la calidad del producto final permanece en el nivel optimizado, mientras que la productividad aumenta en un predecible "factor de escala". El aumento de la productividad se debe al hecho de que los sistemas de procesamiento ultrasónico de laboratorio, de mesa y de escala industrial incorporan bocinas ultrasónicas progresivamente más grandes , capaces de generar zonas de cavitación de alta intensidad progresivamente más grandes y, por lo tanto, de procesar más material por unidad de tiempo. Esto se denomina "escalabilidad directa". Es importante señalar que aumentar la potencia del procesador ultrasónico por sí solo nodan como resultado una escalabilidad directa, ya que puede ir (y con frecuencia lo está) acompañada de una reducción en la amplitud ultrasónica y la intensidad de la cavitación. Durante el escalado directo, se deben mantener todas las condiciones de procesamiento, mientras se aumenta la potencia nominal del equipo para permitir el funcionamiento de una bocina ultrasónica más grande. [43] [44] [45]
Manipulación y caracterización ultrasónica de partículas
Un investigador del Instituto de Investigación de Materiales Industriales, Alessandro Malutta, ideó un experimento que demostró la acción de atrapamiento de ondas estacionarias ultrasónicas en fibras de pulpa de madera diluidas en agua y su orientación paralela en los planos de presión equidistantes. [46] El tiempo para orientar las fibras en planos equidistantes se mide con un láser y un sensor electro-óptico. Esto podría proporcionar a la industria del papel un sistema de medición de tamaño de fibra en línea rápido. Se demostró una implementación algo diferente en la Universidad Estatal de Pensilvania utilizando un microchip que generaba un par de ondas acústicas de superficie permanente perpendiculares que permitían colocar partículas equidistantes entre sí en una cuadrícula. Este experimento, llamado pinzas acústicas, se puede utilizar para aplicaciones en ciencias de los materiales, biología, física, química y nanotecnología.
Limpieza ultrasónica
Los limpiadores ultrasónicos , a veces denominados erróneamente limpiadores supersónicos , se utilizan en frecuencias de 20 a 40 kHz para joyas , lentes y otras piezas ópticas, relojes , instrumentos dentales , instrumentos quirúrgicos , reguladores de buceo y piezas industriales . Un limpiador ultrasónico funciona principalmente con la energía liberada por el colapso de millones de cavidades microscópicas cerca de la superficie sucia. Las burbujas producidas por cavitación colapsan formando pequeños chorros dirigidos a la superficie.
Desintegración ultrasónica
De manera similar a la limpieza ultrasónica, las células biológicas, incluidas las bacterias, se pueden desintegrar. El ultrasonido de alta potencia produce cavitación que facilita la desintegración o reacciones de las partículas. Esto tiene usos en la ciencia biológica con fines analíticos o químicos ( sonicación y sonoporación ) y para matar bacterias en las aguas residuales . El ultrasonido de alta potencia puede desintegrar la lechada de maíz y mejorar la licuefacción y sacarificación para un mayor rendimiento de etanol en plantas de molienda de maíz seco. [47] [48]
Humidificador ultrasónico
El humidificador ultrasónico, un tipo de nebulizador (un dispositivo que crea un rocío muy fino), es un tipo popular de humidificador. Funciona haciendo vibrar una placa de metal a frecuencias ultrasónicas para nebulizar (a veces llamado incorrectamente "atomizar") el agua. Debido a que el agua no se calienta para la evaporación, produce una neblina fría. Las ondas de presión ultrasónicas nebulizan no solo el agua, sino también los materiales en el agua, incluido el calcio, otros minerales, virus, hongos, bacterias [49] y otras impurezas. Las enfermedades causadas por impurezas que residen en el depósito de un humidificador caen bajo el título de "Fiebre del humidificador".
Los humidificadores ultrasónicos se utilizan con frecuencia en aeroponía , donde generalmente se denominan nebulizadores .
Soldadura ultrasónica
En la soldadura ultrasónica de plásticos, se utiliza vibración de baja amplitud de alta frecuencia (15 kHz a 40 kHz) para crear calor mediante la fricción entre los materiales que se van a unir. La interfaz de las dos partes está especialmente diseñada para concentrar la energía para obtener la máxima resistencia de la soldadura.
Sonoquímica
El ultrasonido de potencia en el rango de 20 a 100 kHz se utiliza en química . El ultrasonido no interactúa directamente con las moléculas para inducir el cambio químico, ya que su longitud de onda típica (en el rango milimétrico) es demasiado larga en comparación con las moléculas. En cambio, la energía causa cavitación que genera temperaturas y presiones extremas en el líquido donde ocurre la reacción. El ultrasonido también rompe los sólidos y elimina las capas pasivantes de material inerte para dar un área de superficie más grande para que ocurra la reacción. Ambos efectos aceleran la reacción. En 2008, Atul Kumarinformaron sobre la síntesis de ésteres de Hantzsch y derivados de polihidroquinolina mediante un protocolo de reacción multicomponente en micelas acuosas mediante ultrasonidos. [50]
El ultrasonido se utiliza en la extracción , utilizando diferentes frecuencias.
Comunicación inalámbrica
En julio de 2015, The Economist informó que investigadores de la Universidad de California en Berkeley han realizado estudios de ultrasonido utilizando diafragmas de grafeno . La delgadez y el bajo peso del grafeno combinados con su resistencia lo convierten en un material eficaz para usar en comunicaciones por ultrasonido. Una aplicación sugerida de la tecnología serían las comunicaciones submarinas, donde las ondas de radio generalmente no viajan bien. [51]
Las señales ultrasónicas se han utilizado en "balizas de audio" para el seguimiento de usuarios de Internet entre dispositivos . [52] [53]
Otros usos
El ultrasonido, cuando se aplica en configuraciones específicas, puede producir breves ráfagas de luz en un fenómeno exótico conocido como sonoluminiscencia . Este fenómeno se está investigando en parte debido a la posibilidad de fusión de burbujas (una reacción de fusión nuclear que se supone que ocurre durante la sonoluminiscencia).
El ultrasonido se utiliza para caracterizar partículas mediante la técnica de espectroscopia de atenuación ultrasónica o mediante la observación de fenómenos electroacústicos o mediante ultrasonido pulsado transcraneal .
El audio se puede propagar mediante ultrasonido modulado .
Una aplicación popular del ultrasonido para los consumidores era en los controles remotos de televisión para ajustar el volumen y cambiar de canal. Introducido por Zenith a fines de la década de 1950, el sistema utilizaba un control remoto de mano que contenía resonadores de varilla corta golpeados por pequeños martillos y un micrófono en el set. Filtros y detectores discriminados entre las distintas operaciones. Las principales ventajas eran que no se necesitaba batería en la caja de control portátil y, a diferencia de las ondas de radio, era poco probable que el ultrasonido afectara a los aparatos vecinos. El ultrasonido se mantuvo en uso hasta que fue reemplazado por los sistemas infrarrojos a partir de finales de la década de 1980. [54]
La seguridad
La exposición ocupacional a ultrasonidos por encima de 120 dB puede provocar pérdida de audición. Una exposición superior a 155 dB puede producir efectos de calentamiento que son dañinos para el cuerpo humano, y se ha calculado que exposiciones superiores a 180 dB pueden provocar la muerte. [55] El Grupo Asesor independiente sobre Radiaciones No Ionizantes (AGNIR) del Reino Unido elaboró un informe en 2010, que fue publicado por la Agencia de Protección de la Salud del Reino Unido (HPA). Este informe recomendó un límite de exposición para el público en general a los niveles de presión sonora (SPL) de ultrasonidos en el aire de 70 dB (a 20 kHz) y 100 dB (a 25 kHz y más). [56]
Ver también
- Expulsión de gotas acústicas
- Emisión acústica
- Detector de murciélagos
- Memoria de línea de retardo
- Infrasonido : sonido a frecuencias extremadamente bajas
- Isocoico
- Ultrasonidos láser
- Ultrasonidos de matriz en fase
- Ultrasonidos de picosegundos
- Sonomicrometría
- Sonido de ultrasonido (también conocido como sonido hipersónico)
- Onda acústica de superficie
- Motor ultrasónico
- Atenuación ultrasónica
- Espectroscopia de atenuación de ultrasonido
Referencias
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Otras lecturas
| Recursos de la biblioteca sobre ultrasonido |
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- Kundu T (2004). Evaluación ultrasónica no destructiva: ingeniería y caracterización de materiales biológicos . Boca Raton, FL: CRC Press. ISBN 978-0-8493-1462-9.
- Grzesik J, Pluta E (1983). "Riesgo de audición de alta frecuencia de los operadores de dispositivos ultrasónicos industriales". Archivos internacionales de salud ocupacional y ambiental . 53 (1): 77–88. doi : 10.1007 / BF00406179 . PMID 6654504 . S2CID 37176293 .
enlaces externos
- Directrices para el uso seguro del ultrasonido : información valiosa sobre las condiciones de contorno que tienden al abuso del ultrasonido
- Problemas de seguridad en la ecografía fetal
- Daño a los glóbulos rojos inducido por cavitación acústica (ultrasonido)
- Ultrasonido
- Acústica
- Sonido
