Τι είναι ένα κύκλωμα υπερήχων;

Οι ήχοι ακούγονται παντού στη φύση, εκτός από το κενό του χώρου. Οι άνθρωποι και τα ζώα συχνά βασίζονται στον ήχο για πληροφορίες επικοινωνίας, πλοήγησης και τοποθεσίας. Όταν οι άνθρωποι χρειάζεται να ερμηνεύσουν ήχους πάνω από το εύρος της ακοής, ένα κύκλωμα υπερήχων μπορεί να δημιουργήσει, να στείλει και να λάβει σήματα υψηλής συχνότητας.
Οι υπερήχοι είναι ηχητικά κύματα με συχνότητες υψηλότερες από αυτές που μπορεί κανονικά να ανιχνεύσει το ανθρώπινο αυτί. Οι τυπικές συχνότητες υπερήχων είναι μεγαλύτερες από 20,000 Hertz (20 kHz), ή κύκλοι, ανά δευτερόλεπτο. Οι ήχοι υψηλής συχνότητας έχουν ένα ευρύ φάσμα χρήσεων, όπως μέτρηση απόστασης, ιατρικές χρήσεις και συσκευές ασφαλείας.

Τα ηχητικά κύματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μέτρηση αποστάσεων. Ένα κύκλωμα υπερήχων μπορεί να δημιουργήσει έναν παλμό ήχου υψηλής συχνότητας μικρής διάρκειας που θα ταξιδέψει μέσω του αέρα ή του νερού, μετρώντας το χρονικό διάστημα για να επιστρέψει ο παλμός στη συσκευή. Στη συνέχεια, το λογισμικό υπολογίζει την απόσταση από το αντικείμενο. Η ταχύτητα του ήχου είναι διαφορετική ανάλογα με το αν υπάρχει αέρας ή νερό, επομένως το λογισμικό μπορεί να διορθώσει τον τύπο του νερού, τη θερμοκρασία και την πυκνότητα.

Το σόναρ, ή ηχητική πλοήγηση και βεληνεκές, χρησιμοποιείται σε πλοία και υποβρύχια για πλοήγηση και ανίχνευση. Αυτό είναι ένα κύκλωμα υπερήχων που χρησιμοποιεί μετατροπείς για την αποστολή και λήψη των ηχητικών παλμών για την ανίχνευση άλλων σκαφών ή υποβρύχιων χαρακτηριστικών. Χρησιμοποιούνται σύντομοι παλμοί αντί για συνεχή συχνότητα για την παροχή περισσότερης ηχητικής ενέργειας για ακρίβεια.

Μια άλλη χρήση των υπερήχων σόναρ είναι για επιθεώρηση υποβρύχιων κατασκευών, γεωλογία και έρευνα και διάσωση. Οι φορητές συσκευές σόναρ μπορούν να προσαρτηθούν ή να ρυμουλκηθούν πίσω από πλοία επιφανείας. Αυτές οι συσκευές στέλνουν παλμούς υπερήχων προς τις επιθυμητές κατευθύνσεις και δημιουργούν εικόνες υποθαλάσσιων δομών με βάση τους ανακλώμενους ήχους. Οι συσκευές ανίχνευσης ψαριών που χρησιμοποιούνται σε ιδιωτικά και εμπορικά αλιευτικά σκάφη χρησιμοποιούν ένα παρόμοιο σύστημα για τον εντοπισμό κοπαδιών ψαριών κάτω από ένα σκάφος.

Ένα κύκλωμα υπερήχων μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως συσκευή ιατρικής απεικόνισης και συνήθως αναφέρεται ως μηχάνημα υπερήχων. Το κύκλωμα παράγει μια εστιασμένη συχνότητα υπερήχων σε έναν αισθητήρα χειρός που μπορεί να τοποθετηθεί στο σώμα του ασθενούς. Το λογισμικό επεξεργάζεται τους ανακλώμενους ήχους και δημιουργεί μια εικόνα εσωτερικών οργάνων σε μια οθόνη. Οι εικόνες που προκύπτουν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για ιατρικές διαγνώσεις, παρατήρηση της καρδιάς και των αιμοφόρων αγγείων και την προγεννητική παρατήρηση ενός εμβρύου ή αγέννητου παιδιού μέσα στη μητέρα.

Οι συχνότητες υπερήχων μπορούν να ταξιδέψουν μέσα από στερεά υλικά και μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως διαγνωστικό εργαλείο. Μια φορητή συσκευή παρόμοια με μια μηχανή υπερήχων μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε γέφυρες, δοχεία πίεσης ή άλλο εξοπλισμό για την αναζήτηση εσωτερικών ελαττωμάτων ή ρωγμών πριν από την αστοχία. Αυτή η τεχνολογία χρησιμοποιείται για μη καταστροφικές δοκιμές των δομικών μερών του αεροσκάφους κατά τη διάρκεια επιθεωρήσεων ρουτίνας. Μπορεί να βρει πολύ μικρές ρωγμές και κουρασμένες περιοχές από επαναλαμβανόμενες απογειώσεις, προσγειώσεις και καταπονήσεις κατά την πτήση.
Ο ήχος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παροχή σημάτων που χρησιμοποιούνται για συστήματα ασφαλείας. Η αρχή είναι η ίδια με το σόναρ ή τον υπέρηχο, με συχνότητα αποστολής και λήψης από ένα κύκλωμα υπερήχων. Σε αυτήν την περίπτωση, οποιοδήποτε λαμβανόμενο σήμα που υποδεικνύει κίνηση μπορεί να ενεργοποιήσει ένα κύκλωμα συναγερμού. Αυτά τα συστήματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν όπου τα συστήματα ασφαλείας υπερύθρων ή ανίχνευσης θερμότητας δεν λειτουργούν σωστά λόγω θερμοκρασίας ή άλλων συνθηκών.