Опште је познато да опсег чујности за нормално људску уво обухвата фреквентни опсег од 20 до 20kHz. Звук чија је фреквенција изнад границе чујности, тј. 20kHz назива се ултразвук. За звук чија је фреквенција изнаг 109Hz каже се да се ради о хиперзвуку. Док је таласна дужина ултразвука у ваздуху 0.5mm у течностима и чврстим телима је већа за око 4 до 12 пута, јер се у тим срединама звук брже простире. У природи ултразвук прати звучне таласе, а вештачки се може генерисати одговарајућим генераторима.
Најпознатија област примене ултразвука је медицина, где је позната као ултразвучна дијагностика. Поред медицине најважнија примена ултразвука је за тестирање материјала. Посебно је значајна примена за детекцију микропукотина у великим резервоарима, који треба да раде под притиском. Међутим, ултразвук се користи и у многе друге сврхе, као што је откривање јата риба или подморница, коришћењем тзв. сонара. Принцип коришћења ултразвука је веома једноставан – генерисани ултразвучни талас се шаље, одбија од препреке и на бази времена потребног да се талас врати одређују се удаљеност и облик објекта. Ултрa звук може да се користи и за чишћење материјала. У овом случају користи се појава кавитације у течностима, нпр. у води. Кавитација изазвана ултразвуком омогућава и стварање емулзија две и више течности, које се иначе не мешају. Ултразвуком се може вршити заваривање, углавном предмета од пластике.
Начини генерисања ултразвука
- Пиезоелектрични ефекат – Најчешћи генератор ултразвука је кварцни генератор, чији је рад базиран на тзв. пиезоелектричном ефекту. Код пиезоелектричног ефекта долази до деформације неких кристала и керамичких маса у електричном пољу.
- Електрострикција – Ова врста претварача користи појаву код које долази до промене дужине тела, начињеног од диелектрика, у електричном пољу.
- Магнетострикција – Код ове методе за добијања ултразвука користи се својство неких материјала да мењају димензије у магнетном пољу.
- Механички претварач – У овом случају ради се о звиждаљки или сирени која ствара ваздушне таласе у ултразвучном подручју. Најпознатија је тзв. нечујна звиждаљка, која се користи у обуци паса, који чују више тонове од људи. Као и за растеривање птица на принципу ултразвучне сирене.
- Електростатички и електродинамички претварачи – Код ових ултразвучних генератора долази до стварања осцилација код покретне кондензаторске плоче или покретног проводника вртложним струјама у електричном или магнетском пољу.
Ултразвучно мерење растојања
Мерење растојања између две тачке, је вероватно први мерни изазов са којим се човек сусрео. У основи иза мерења растојања стоји поређење мереног растојања са неком познатом дужином за коју се претпоставља да је фиксна. При томе је човек полазио од себе и дужина које су му најдиректније биле познате. Захваљујући томе дошло се до мера као што су палац, стопа, корак или лакат. Једноставно те мере су му увек биле доступне, јер су одговарале појединим деловима људског тела. Међутим, човек је брзо схватио да разним људима одговара различите величине тих референтних јединица, што је неминовно водило стандардизацији мера.
Данас се као јединица за мерење дужине у тзв. SI систему користи метар. Дужина од једног метра је први пут дефинисана 1793. године, као 1/10.000.000 дужине четвртине меридијана који пролази кроз Париз.
Развојем електронике, генерално за мерење физичких величина, па тиме и растојања почели су да се користе одговарајући електронски уређаји. Најпознатији такви уређаји се базирају на коришћењу електромагнетских таласа, светлости и звука. Мерења се практично базирају на истом принципу, тј. мерењу времена потребног да одређени талас пређе растојање од извора до објекта чије се растојање мери и назад до мерног уређаја.
У овој секцији биће представљено једно рачунарски подржано решење за мерење растојања, коришћењем ултразвука. Детаљан опис овог решења дат је у документу Grupa TIM – Ultrazvucno merenje restojanja.