Estudio de la Influencia de la Geometría de las Bocinas en la Ganancia sobre el Eje de Radiación de Sensores Ultrasónicos en Aire

M. Fernández, C. Rodríguez, L. Alonso, J. Pérez Oria

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.

Palabras clave

Sensores ultrasónicos; elementos finitos; sistemas de control; automatización industrial; adquisición de datos; procesado de datos

Texto completo:

PDF

Referencias

Abellanas A.; A. Frizera; R. Ceres; R. Raya; L. Calderón, 2008. Ultrasonic time of flight estimation in assistive mobility: improvement of the modelecho fitting. Proceedings, of Eurosensors XXII. p. 464-467, Dresden, Germany.

Alonso L., C. Rodríguez, M. Fernández, J. M. Pérez-Oria, 2002. Influencia del ambiente industrial en sistemas de detección ultrasónica de piezas defectuosas. XXIII Jornadas de Automática, Tenerife, España.

Alonso L., C. Rodríguez, M. Fernández, S. Robla, E.G. Sarabia, J. Pérez-Oria, 2004. Conformación mediante bocinas de lóbulos de radiación de sensores ultrasónicos. XXV Jornadas de Automática, JA2004, Ciudad Real, España.

Alonso Rentería, L., C. Rodríguez, M. Fernández, S. Robla and J.M. PérezOria, 2004. Compensation of environmental parameters for driving-aid ultrasonic systems in foggy conditions. Proceedings of World Automation Congress, WAC2004, Sevilla, España.

Alonso L., J.M. Pérez-Oria, M. Fernández, C. Rodríguez, S. Robla, 2005. Qualitative analysis of the influence of horns on ultrasonic lobes. Proceedings of Control and Applications, IASTED2005, Cancún, México.

Álvarez Fernández J. A.; R. Pérez Quintero, 2006. Ultrasonidos y «vida encefálica». Medicina Intensiva, Vol: 30(3), p-p 113-115.

Arce J., J.R. Llata, E.G. Sarabia, J.P. Oria, 1998. Automatic fault detection using ultrasonic techniques: expert system vs signal processing. IEEE International Symposium on Industrial Electronics, Pretoria, South Africa.

Cacicedo E.; T. Freire; J.M. Martín; L. Calderón; R. Ceres, 1994. Ultrasonicstemperature shapes the envelope. Sensor Review, Vol: 14 No. 4, p-p 19-23

Carullo A.; M. Parvis, 2001. An ultrasonic sensor for distance measurement in automotive applications. IEEE Sensors Journal, Vol:1, NO. 2, p-p 143- 147.

Ceres, R., 2006. La tecnología en la discapacidad y la dependencia de personas mayores. Revista Española de Geriatría y Gerontología.

Comsol Multiphysics, 2011. Model Gallery. Piezoacoustic Transducer. http://www.comsol.com/showroom/gallery/1477/

Egaña A., F. Seco, R. Ceres, 2008. Processing of ultrasonic echo envelopes for object location with nearby receivers. IEEE Transactions on Instrumentation and Measuremen.Vol 57, no. 12, pp 2751-2755.

Fernández M., C. Rodríguez, L. Alonso, J. Pérez-Oria, 2006. Simulación del diagrama de radiación ultrasónico modificado por bocinas y validación experimental del modelo de elementos finitos. XXVII Jornadas de Automática, JA2006, Almería, España.

Fernández M., C. Rodríguez, J.M. Pérez-Oria, M. Ibarra and Luciano Alonso, 2010. Ultrasonic sensors with mechanical couplers: simulation and validation. Proceedings of the 10th International Conference on Computational and Mathematical Methods in Science and Engineering, CMMSE2010, Almeria, España.

Fernández M., C. Rodríguez, L. Alonso, J.M. Pérez-Oria, 2012. Optimized automatic system to obtain ultrasonic radiation patterns. “Pendiente de publicar”

Llata J.R., E.G. Sarabia, J.P. Oria, 2001. Pattern recognition with ultrasonic sensors: a neural network evaluation. Sensor Review, Vol 21 Nº1, pp 45- 57.

Kinsler L.E., A.R. Frey, A.B. Coppens, J.V. Sanders, 1982.Fundamentals of acoustics. Wiley, cop. New York.

Kolbrek B., 2008. Horn theory: An introduction, part 1. www.audioXpress.com

McLean J. S.; J. T. Post; E. L. Hixson, 1992. A theoretical and experimental investigationof the throat impedance characteristics of constant directivityhorns. Journal of the Acoustical Society of America, Vol: 92 (5), pp: 2509-2526.

Noreland D., R. Udawalpola, P. Seoane, E. Wadbro, and M. Berggren, 2010. An efficient loudspeaker horn designed by numerical optimization: an experimental study. Technical Report, Umeå University, Sweden.

Pérez-Oria J. and A.M.Groba, 1993. Object recognition using ultrasonic sensors in robotic applications. XIX Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, IECON´93. Hawai, USA.

Perez-Oria J., L. A. Rentería, C. Rodríguez, M.Fernández, J. R. Llata, 2002. Ultrasonic identification techniques of defective pieces in hostile production environments. Forum Acusticum 2002, Sevilla, Spain.

Ramirez Gómez F., M. A. Fernández Soler, A. Alonso Roldán, G. Delojo Morcillo, C. Valdecantos Martínez y J. M. de los Ríos Rubalcaba, 1996. Métodos de ensayos no destructivos (Tomo I). Inta. Madrid.

Rodríguez C., M. Fernández Moreno, L. Alonso, J. Pérez-Oria, M. Ibarra, J. Arce, J. Gutiérrez , 2010. Automatización de un sistema de detección de defectos en piezas metálicas. XXXI Jornadas de Automática, JA2010, Jaen, España.

Shannon C.E., 1949. Communication in the presence of noise. Proc. Institute of Radio Engineers, Vol: 37 (1), pp: 10-21.

Udawalpola R. and M. Berggren, 2007. Optimization of an acoustic horn with respect to efficiency and directivity. International Journal for Numerical Methods in Engineering, Vol: 73(11), pp:1571–1606.

Udawalpola R., E. Wadbro, and M. Berggren, 2011. Optimization of a variable mouth acoustic horn. International Journal for Numerical Methods in Engineering, Vol: 85, pp: 591–606.

Abstract Views

946
Metrics Loading ...

Metrics powered by PLOS ALM




Creative Commons License

Esta revista se publica bajo una Licencia Creative Commons Attribution-NonCommercial-CompartirIgual 4.0 International (CC BY-NC-SA 4.0)

Universitat Politècnica de València     https://doi.org/10.4995/riai

e-ISSN: 1697-7920     ISSN: 1697-7912