La magnetostrizione è un fenomeno in cui un materiale cambia forma o dimensioni in risposta a un campo magnetico. Questo effetto può essere utilizzato per produrre vibrazioni ad ultrasuoni, che sono onde sonore con frequenze superiori al raggio dell'udito umano (in genere superiore a 20 kHz).
Ecco come funziona:
1. Materiale magnetostrittivo: Alcuni materiali, come il nichel, il ferro e alcune leghe, presentano forti proprietà magnetostrittive. Ciò significa che cambiano in modo significativo la loro forma se esposti a un campo magnetico.
2. Campo magnetico alternato: Una bobina avvolta attorno al materiale magnetostrittivo è eccitata con una corrente alternata (AC). Questo crea un campo magnetico alternato che cambia rapidamente direzione e forza.
3. Cambiamenti di forma: Man mano che il campo magnetico oscilla, il materiale magnetostrictivo si espande e si contrae in sincronizzazione con le variazioni di campo. Questi rapidi cambiamenti dimensionali generano vibrazioni meccaniche.
4. onde ultrasoniche: Se la frequenza della corrente CA è abbastanza alta (in genere nell'intervallo KHZ), le vibrazioni meccaniche prodotte dal materiale magnetostrittivo diventano onde ad ultrasuoni.
Vantaggi dei trasduttori magnetostrittivi:
* Output ad alta potenza: I trasduttori magnetostrittivi possono generare onde ultrasoniche ad alta potenza, adatte a applicazioni industriali come la pulizia, la saldatura e la lavorazione.
* Affidabilità e durata: I materiali magnetostrittivi sono robusti e possono resistere a ambienti difficili.
* Intervallo di frequenza ampia: I trasduttori magnetostrittivi possono essere progettati per funzionare su una vasta gamma di frequenze ad ultrasuoni.
Svantaggi dei trasduttori magnetostrittivi:
* Efficienza limitata: Rispetto ai trasduttori piezoelettrici, i trasduttori magnetostrittivi hanno un'efficienza di conversione di energia inferiore.
* Sensibilità alla temperatura: L'effetto magnetostrittivo è sensibile alle variazioni di temperatura, che possono influire sulle prestazioni del trasduttore.
Applicazioni di ecografia magnetostrittiva:
* pulizia ultrasonica: Rimuove lo sporco e i contaminanti da vari materiali e superfici.
* Saldatura ultrasonica: Unirsi a metalli e materie plastiche senza la necessità di calore o adesivi.
* Machining ad ultrasuoni: Rimuovere con precisione il materiale da un pezzo.
* Rilevamento del difetto ultrasonico: Individuare difetti e imperfezioni nei materiali.
* sonochimica: Utilizzo di onde ad ultrasuoni per migliorare le reazioni chimiche.
In conclusione, la magnetostrizione fornisce un metodo per generare onde ad ultrasuoni sfruttando i cambiamenti di forma dei materiali in risposta ai campi magnetici. Questa tecnologia ha numerose applicazioni industriali e scientifiche, consentendo un trasferimento di energia efficiente e un controllo preciso sulle onde sonore generate.
