GELOMBANG ULTRASONIK PENGERTIAN ULTRASONIK TRANSDUSER ULTRASONIK BAHAN PIEZOELEKTRIK SINYAL ULTRASONIK MEDAN DEKAT DAN MEDAN JAUH APLIKASI ULTRASONIK

PENGERTIAN ULTRASONIK Frekuensi tinggi di atas 20 kHzTidak dapat didengar oleh telinga manusiaPanjang gelombang di udara maksimum 17,15 mm Analog dengan sinar ultravioletTidak dapat dilihat oleh mata manusiaPanjang gelombang di bawah 400 nmFrekuensi minimum di udara 7,5x1014 Hz Frekuensi sangat tinggi (GHz)Microwave Ultrasonic (panjang gelombang m)Berbeda dengan pengertian supersonikBergerak melebihi kecepatan suara (Mach > 1)

TRANSDUSER ULTRASONIK Mengubah energi listrik menjadi energi akustikBertindak seperti pengeras suara (loudspeaker) Mengubah energi akustik menjadi energi listrikBertindak seperti mikropon Mampu bertindak sebagai transceiverPemancar (transmitter) Penerima (receiver) Terbuat dari bahan piezoelektrik Bila mendapat tekanan (piezo) Timbul muatan listrik (elektrik)

BAHAN PIEZOELEKTRIK Efek piezoelektrik langsungBila pelat piezoelektrik diberi tekanan, maka akan timbul muatan listrik pada kedua permukaannyaPelat juga merupakan kapasitor dengan konstanta dielektrik tertentu, timbul beda tegangan Efek piezoelektrik balikBila pelat piezoelektrik diberi tegangan listrik, maka kedua permukaannya mendapat tekananPelat juga merupakan bahan elastik dengan konstanta elastik tertentu, tebalnya akan berubahTegangan bolak-balik Pelat bergetar

Bahan Piezoelektrik AlamKuarsa, garam Rochelle, tourmalineSangat stabilSensitivitas rendah

Bahan Piezoelektrik BuatanBarium titanate, lead circonate titanate, lead metaniobateSensitivitas tinggiKurang stabil

Pelat kuarsa potongan-x (x-cut)Menghasilkan gelombang longitudinalelektrodaL

SINYAL ULTRASONIK

FREKUENSI RESONANSI

MEDAN DEKAT & MEDAN JAUH

D NFraunhofer zoneFresnel zone

Contoh 3.1 :Sebuah transduser ultrasonik yang biasa digunakan di bidang kedokteran berdiameter 1/2 inci (12,7 mm) dengan frekuensi resonansi sebesar 5 MHz. Jaringan tubuh manusia mempunyai kecepatan gelombang rata-rata sebesar 1500 m/s. Hitung jarak medan dekat dan setengah sudut penyebarannya.Jawab :

Contoh 3.2 :Sebuah transduser ultrasonik yang biasa digunakan pada uji tak rusak (UTR) berdiameter 1 inci (25,4 mm) dengan frekuensi resonansi sebesar 2 MHz. Bahan baja mempunyai kecepatan sebesar 5850 m/s. Hitung jarak medan dekat dan setengah sudut penyebarannya.Jawab :

Contoh 3.3 :Sebuah transduser ultrasonik yang biasa digunakan pada pengukuran aliran gas berdiameter 1/2 inci (12,7 mm) dengan frekuensi resonansi sebesar 100 kHz. Gas mempunyai kecepatan sekitar 400 m/s. Hitung jarak medan dekat dan setengah sudut penyebarannya.Jawab :

Contoh 3.4 :Sebuah transduser ultrasonik yang biasa digunakan pada pengukuran aliran gas berdiameter 1/2 inci (12,7 mm) dengan frekuensi resonansi sebesar 100 kHz. Gas mempunyai kecepatan sekitar 400 m/s. Transduser ini memancarkan gelombang ultrasonik dengan intensitas sebesar Io. Hitung intensitas pada suatu titik yang berjarak 200 mm di depan transduser dan pada sudut 23o dari sumbu transdsuser.Jawab :

APLIKASI ULTRASONIK APLIKASI INTENSITAS TINGGIIndustriPemrosesan material gas, cairan dan padatan APLIKASI INTENSITAS RENDAHUji Tak RusakEvaluasi kualitas bahanPemeriksaan cacatInstrumentasi dan KontrolPengukuran besaran-besaran fisisPengukuran besaran-besaran prosesPengukuran besaran-besaran kimia

ULTRASONIC IN INDUSTRY

APPLICATION DESCRIPTION Electroplating Agitation of electrolyte Distributing and agitating electrolyte For uniform plating Implegnation of porous materials (textile, metal )Increased density, absence of gas inclusionDeggasing of melts metal, glassImprovement in material density, Refinement of grain structure Mixing of slurr (pulp) Imrovement in consistency Agitation of chemical solution (photographic developper Maintaining uniform concentration, Deaeration of liguids Accelerating chemical reactionAging of liguors, tanning of hides, extractionsFood treatmentDerstroying molds,bacteria, Tenderization,removing loose starch

APPLICATION DESCRIPTION Drying (platic, paper,textile webs )Turbulence and pressure pattern Causes dryingCleaning and degreasingCavitated cleaning solution scrubsParts immersed in solution Defoaming and degassingSeparation of foam and gas fromLiguid,reducing gas and foam content Foaming of beveragesDisplacing air by foam in bottles orContainer prior to capping Drilling and abradingAbrasive slurry interposed betweenSonically vibrated tool and workpiece Emulsification,dispersion and homogenizationMixing and homogenizing of liguid,Slurry, cream Soldering and brazing Displacemen of oxide film toAccomplish bonding without flux

APPLICATION DESCRIPTION Welding metals and plsticsWelding similar and dissimilar Metal, soft and rigid plastics Agglomeration and particleSeparating solids from gases or Producing larger particlesAtomization and vaporizationAtomizing liguids to provide aerosol, Vaporizing fuel oil Accelerating chemical reactionAging of liguors,tanning of hides, extractions Food treatmentDestroying molds, bacteria, Tenderization, removing loose starch Drying (plastic,paper,textile webs)Turbulence and pressure patten Causes drying Metal insertion into solid plastic materialApplication of ultrasonic vibrations to metal insert producing localized softening as insert is pressed into plastic Metal workingVibrated die or rolling reduces Friction during drawing or rolling, Greater reduction in fewer passes, Reduces grain size

ULTRASONIC IN NON DESTRUCTIVE TESTING

INDUSTRYMATERIALS/EQUIPMENTSDEFECTSBasic metalSteel, aluminium, ironMagnesium, etc Porosity,inclusions,Center pipe MetalFabricators Plate, shett, pipe, tubing,Forgings, extrusions, die block, casting Lamination, seams, inclusion,Bursts, flaking, porosity,concentricity AircarftAircraft engine components, propeller, airframeComponents, landing gears Fatique cracks, internalFlaws in materials receved AutomotiveBody panel sheets, engine andTransmission parts Lamination, cracks

INDUSTRYMATERIALS/EQUIPMENTSDEFECTSAutomotiveBody panel sheets, engine and Transmission part Lamination, cracksRubberTires Ply separation, ply thicknessPlasticsPlastics and ceramicsFiberglass-reinforced Porosity, inclusions, cracksDelamination RailroadsRails, axels and crankshafts inEngine and rolling stock Fatique cracks Metal stamping Track and wheels Sheet stockCrankshafts, punch press CracksLaminations, inclusionsFatique cracks

INDUSTRYMATERIALS/EQUIPMENTSDEFECTSElectric powerTurbines and generatorsPipingPressure vesselt, penstocks Internal cracks and flawsSeamsWeld defects Chemical and refineriesCompressorsVessels and piping Connecting rodsSeams, lamination, weld defects Mining and quarryngHoist and crusher shafts Fatique crasks MarineHull platePropellers shafts Laminations, weld flawCracks, porosity cracks MetallurgyAll metals Physycal constants,Grain size

ULTRASONICS IN NON DESTRUCTIVE TESTING

ULTRASONIC IN INSTRUMENTATION AND CONTROL

PositionThermometryCompositionDensity ,porosityAnisotropy, texturePressureGrain size in metalElastic propertiesStress and strainViscosity in fluidsAcoustic emissionLevelImaging , holographyFlowmetryDynamic force, Vibration, accelerationLocation of low- reflectivity interfaces

ULTRASONICS IN INSTRUMENTATION AND CONTROL