1. Effetto piezoelettrico:
* Principio: Questo è il metodo più comune. Alcuni materiali come il quarzo, la ceramica e il sale di Rochelle mostrano l'effetto piezoelettrico, il che significa che si deformano quando viene applicato un campo elettrico e viceversa.
* Procedura: Un trasduttore piezoelettrico è costruito attaccando elettrodi a un materiale piezoelettrico. Quando viene applicata una tensione alternata agli elettrodi, il materiale si espande e si contrae alla frequenza della tensione. Questa vibrazione meccanica crea onde ad ultrasuoni.
* Vantaggi: Controllo ad alta efficienza, precisa frequenza, ampia gamma di frequenze raggiungibili.
* Svantaggi: Output di potenza limitata, richiede un'attenta corrispondenza di impedenza per un efficiente trasferimento di energia.
2. Magnetostrizione:
* Principio: Alcuni materiali ferromagnetici come il nichel e il ferro cambiano le loro dimensioni se esposti a un campo magnetico. Questa proprietà si chiama magnetostrizione.
* Procedura: Una bobina è avvolta attorno a un materiale magnetostrittivo. Quando si alternano la corrente scorre attraverso la bobina, genera un campo magnetico variabile, causando la vibrazione del materiale. Queste vibrazioni creano onde ad ultrasuoni.
* Vantaggi: Può generare onde ad alta power ad alta potenza.
* Svantaggi: Intervallo di frequenza inferiore rispetto ai trasduttori piezoelettrici richiedono correnti elevate.
3. Oscillatori elettromagnetici:
* Principio: Un campo elettromagnetico ad alta frequenza può essere utilizzato per eccitare un sistema risonante, generando onde ad ultrasuoni.
* Procedura: Una cavità risonante, in genere piena di gas, è eccitata da un oscillatore elettromagnetico. La frequenza risonante della cavità determina la frequenza delle onde ad ultrasuoni.
* Vantaggi: Output ad alta frequenza e potenza.
* Svantaggi: Richiede un accordatura precisa della cavità risonante, configurazione complessa.
4. Ultrasuoni laser:
* Principio: Un raggio laser pulsato può generare riscaldamento e espansione localizzati su una superficie del materiale, creando un'onda di sollecitazione transitoria.
* Procedura: Un breve impulso di luce laser è focalizzato su un materiale. Il rapido riscaldamento provoca un'espansione localizzata, che si propaga come un'onda ad ultrasuoni.
* Vantaggi: Eccitazione senza contatto, altamente focalizzata e controllata.
* Svantaggi: Richiede apparecchiature laser specializzate, potenza limitata.
5. Sonicazione:
* Principio: Pur non producendo direttamente onde ad ultrasuoni, la sonicazione è una tecnica comune che utilizza energia ad ultrasuoni per varie applicazioni.
* Procedura: Un'onda sonora ad alta frequenza viene generata e trasmessa attraverso un mezzo liquido. L'intensa energia acustica crea bolle di cavitazione che collassano e rilasciano energia, causando cambiamenti fisici e chimici.
* Vantaggi: Ampiamente utilizzato in vari campi, tra cui chimica, biologia e scienze dei materiali.
* Svantaggi: Può essere distruttivo a seconda dell'applicazione.
La scelta del metodo dipende dall'intervallo di frequenza desiderato, dall'output di alimentazione, dall'applicazione e dalle risorse disponibili.
