Estimación de altura y propiedades de líquidos sin contacto utilizando ondas acústicas superficiales
Autores: Alhazmi, Hani; Guldiken, Rasim
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Estimación de altura y propiedades de líquidos sin contacto utilizando ondas acústicas superficialesCategoría
Artes
Subcategoría
Música
Palabras clave
Propagación
Ondas acústicas de superficie
Medios líquidos
Onda Rayleigh filtrante
Amplitud
Volumen
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
La propagación de ondas acústicas superficiales sobre una placa sólida está altamente influenciada por la presencia de medios líquidos en la superficie. En la interfaz sólido-líquido, una onda Rayleigh filtrante irradia energía hacia el líquido, causando una atenuación significativa de la amplitud de la onda acústica superficial. En este estudio, aprovechamos este modo de onda espuria para predecir las características de los medios, incluyendo el volumen o la altura. En este estudio, las ondas acústicas superficiales se generaron en una superficie de acero 1018 gruesa a través de un transductor de 5 MHz acoplado mediante un cuña de haz angular. Se insertó un contenedor impreso en 3D en la trayectoria de propagación. Las respuestas en el dominio del tiempo de pulso-eco de la señal se registraron en cinco volúmenes diferentes (0, 400, 600, 1000 y 1800 uL). Con la ayuda de un análisis CAD paramétrico, se modelaron y verificaron tanto la posición como la distancia de toda la onda viajera en la capa líquida con estudios experimentales. Los resultados indicaron que la caída promedio en la amplitud de la onda reflejada debido a la carga líquida es del -62.5% en comparación con el contenedor vacío, con un porcentaje de error dentro del 10% en todos los casos. Los componentes de frecuencia en el tiempo localizados de la onda reflejada se obtuvieron mediante una técnica de Transformada de Fourier de Tiempo Corto. Se observó una reducción de hasta el 10% (500 KHz) en la frecuencia central debido al aumento del volumen líquido. El método discutido aquí podría ser útil para muchas aplicaciones, donde se necesita evaluar algunos de los parámetros del líquido o el comportamiento de la onda ultrasónica en el líquido.
Descripción
La propagación de ondas acústicas superficiales sobre una placa sólida está altamente influenciada por la presencia de medios líquidos en la superficie. En la interfaz sólido-líquido, una onda Rayleigh filtrante irradia energía hacia el líquido, causando una atenuación significativa de la amplitud de la onda acústica superficial. En este estudio, aprovechamos este modo de onda espuria para predecir las características de los medios, incluyendo el volumen o la altura. En este estudio, las ondas acústicas superficiales se generaron en una superficie de acero 1018 gruesa a través de un transductor de 5 MHz acoplado mediante un cuña de haz angular. Se insertó un contenedor impreso en 3D en la trayectoria de propagación. Las respuestas en el dominio del tiempo de pulso-eco de la señal se registraron en cinco volúmenes diferentes (0, 400, 600, 1000 y 1800 uL). Con la ayuda de un análisis CAD paramétrico, se modelaron y verificaron tanto la posición como la distancia de toda la onda viajera en la capa líquida con estudios experimentales. Los resultados indicaron que la caída promedio en la amplitud de la onda reflejada debido a la carga líquida es del -62.5% en comparación con el contenedor vacío, con un porcentaje de error dentro del 10% en todos los casos. Los componentes de frecuencia en el tiempo localizados de la onda reflejada se obtuvieron mediante una técnica de Transformada de Fourier de Tiempo Corto. Se observó una reducción de hasta el 10% (500 KHz) en la frecuencia central debido al aumento del volumen líquido. El método discutido aquí podría ser útil para muchas aplicaciones, donde se necesita evaluar algunos de los parámetros del líquido o el comportamiento de la onda ultrasónica en el líquido.