Ultrasuono

Gli ultrasuoni sono onde meccaniche sonore con frequenze mediamente superiori al limite udibile da un orecchio umano. Gli ultrasuoni non sono diversi dal suono “normale” (udibile) nelle sue proprietà fisiche, tranne per il fatto che gli esseri umani non possono sentirli. Questo limite varia da persona a persona ed è di circa 20 kHz (20.000 hertz) nei giovani adulti sani. I dispositivi a ultrasuoni funzionano con frequenze da 20 kHz fino a diversi gigahertz.

Gli ultrasuoni si dividono convenzionalmente in tre bande di frequenza:

  1. ultrasuoni ad alta frequenza, da 1 MHz a 10 MHz, usati soprattutto come mezzo diagnostico in medicina;
  2. ultrasuoni a media frequenza, da 100 kHz a 10 MHz; usati ancora in medicina, ma con funzione terapeutica, perché causano un riscaldamento locale dei tessuti irraggiati che, se opportunamente dosato, è in grado di debellare microrganismi o essere terapeutico contro i reumatismi;
  3. ultrasuoni a bassa frequenza, da 20 kHz a 100 kHz: vengono prodotti nell’utilizzo di certi impianti industriali che fanno uso di compressori, reattori o turbine a gas.

Gli ultrasuoni sono utilizzati in molti campi diversi. I dispositivi ad ultrasuoni vengono utilizzati per rilevare oggetti e misurare le distanze. Nei controlli non distruttivi di prodotti e strutture, gli ultrasuoni vengono utilizzati per rilevare difetti invisibili. A livello industriale, gli ultrasuoni vengono utilizzati per la pulizia, la miscelazione e l’accelerazione dei processi chimici. Animali come pipistrelli e focene utilizzano gli ultrasuoni per localizzare prede e ostacoli.

Come ogni altro tipo di fenomeno ondulatorio gli ultrasuoni sono soggetti a fenomeni di riflessione, rifrazione e diffrazione e possono essere definiti mediante parametri quali la frequenza, la lunghezza d’onda, la velocità di propagazione, l’intensità (misurata in decibel), l’attenuazione (dovuta all’impedenza acustica del mezzo attraversato). Poche persone riescono a percepirli in modo chiaro e può diventare fastidioso ascoltarli.

Gli ultrasuoni possono essere prodotti per esempio ponendo in vibrazione una sottile lamina di quarzo per effetto piezoelettrico, cioè sollecitandola con una tensione elettrica variabile alla frequenza di ultrasuono desiderata. Lo stesso dispositivo può funzionare all’inverso: se la lamina di quarzo riceve ultrasuoni, inizierà a vibrare producendo una corrente misurabile. Questo dispositivo può essere utilizzato per rilevare ultrasuoni nell’ambiente.