Estudio de la influencia de la geometría de las bocinas en la ganancia sobre el eje de radiación de sensores ultrasónicos en aire

Abstract

RESUMEN: En este trabajo se presentan los resultados obtenidos sobre el aumento de ganancia de un sensor ultrasónico, cuando al sensor se le acoplan bocinas con forma cónica de diferentes longitudes y aperturas, realizado mediante simulaciones y validados experimentalmente. En la parte de la simulación, se construye un modelo, usando la técnica de elementos finitos, que permita obtener los valores de apertura y longitud de la bocina para los que la ganancia sobre el eje de radiación es máxima. A estos valores se les denomina ángulo de ganancia máxima y longitud de ganancia máxima, respectivamente. Las medidas experimentales se llevan a cabo empleando sensores a distinta frecuencia, y acoplando a los mismos bocinas con diferentes características geométricas. Del mismo modo que en las simulaciones, se obtienen los ángulos y longitudes que proporcionan ganancias máximas. En la última parte del trabajo se presentan las comparaciones de los resultados obtenidos entre simulaciones y medidas experimentales, observando una excelente concordancia con el análisis realizado del modelo simulado.

ABSTRACT: This paper presents the results obtained on the gain increase of an ultrasonic sensor, when the sensor is coupled with conical horns of various lengths and openings, in simulations and experimental measurements. In the simulations, a simulated model has been constructed using the finite element technique, in order to obtain the values of openness and length of the horn which provide the maximum gain on the radiation axis. These values are called maximum gain angle and maximum gain length, respectively. Experimental measurements are carried out using sensors at different frequencies, and coupling the same horns with different geometrical characteristics. Just as in the simulations, the angles and lengths that provide maximum gain are obtained. In the latter part of the work, the results comparisons between simulations and experimental measurements are presented, giving an excellent agreement with the simulated model analyzed.