Wat is de technologie van oppervlakteakoestische golven?

Figuur 1: Akoestische oppervlaktegolven splitsen om over het oppervlak van de pijp te reizen en door de media die door de pijp stromen.

Akoestische oppervlaktegolven zijn bijzonder nuttig voor het niet-invasief meten van de stroming van vloeistoffen in verschillende omgevingen. De veelzijdigheid van de technologie van akoestische oppervlaktegolven (SAW's) gaat echter veel verder dan het meten van stromingen; het speelt een belangrijke rol bij het waarborgen van de reinheid in gevoelige productieomgevingen en het verbetert de functionaliteit van alledaagse apparaten zoals telefoons en televisies. Dit artikel geeft een overzicht van SAW-technologie voor debietmeting en beschrijft andere toepassingen van akoestische oppervlaktegolven.

Wat is een akoestische oppervlaktegolf?

Een akoestische oppervlaktegolf is een geluidsgolf die evenwijdig loopt aan het oppervlak van een elastisch materiaal. Terwijl de golven over het oppervlak bewegen, verplaatst hun verplaatsingsamplitude (d.w.z. de afstand van een geluidsdeeltje tot zijn evenwichtspositie) zich in het materiaal, waardoor de deeltjes van het materiaal tot een diepte van ongeveer één golflengte worden verplaatst. Hoe verder de golven in het materiaal komen, hoe minder invloed ze hebben op de deeltjes van het materiaal.

SAW's en debietmeting

SAW-flowmeters gebruiken meerdere (minstens vier) interdigitale transducers (IDT's) die kunnen werken als signaalzenders en -ontvangers. Deze IDT's worden aan de buitenkant van de pijp geplaatst waar debietmetingen worden uitgevoerd. Om een meting uit te voeren, zendt een van de transducers een akoestisch signaal uit. Het signaal splitst zich; een deel van het signaal gaat direct over het oppervlak van de pijp naar een andere transducer, die het signaal ontvangt. Een deel van dit signaal wordt door de vloeistof naar de andere kant van de buis gestuurd. Wanneer het signaal de andere kant bereikt, splitst het zich en stuurt het delen naar de tweede ontvanger en door de vloeistof om het proces voort te zetten.

De absolute tijd die de golf nodig heeft om van de zender naar de ontvanger te reizen wordt beïnvloed door de buisdiameter en het type vloeistof. Het signaal wordt in beide richtingen verzonden en het verschil in reistijd tussen de voorwaartse en achterwaartse richtingen is evenredig met de stroomsnelheid. Door de amplitude, frequentie en looptijd van de signalen te evalueren, kan de debietmeter de kwaliteit van de meting beoordelen en de aanwezigheid van gasbellen, vaste stoffen of vloeistoftypes detecteren. Lees meer over hoe SAW debietmeters werken in ons artikel over de 8098 debietmeter van Burkert.

Toepassingen

Omdat SAW-flowmeters geen onderdelen hebben die interageren met de media, zijn ze bijzonder geschikt voor hygiënische toepassingen.

• Brouwerij- en drankenindustrie
• Farmaceutische industrie
• Zuivelindustrie
• Clean-in-place systemen

SAW debietmeters worden ook buiten specifiek hygiënische toepassingen gebruikt, simpelweg omdat het zeer nauwkeurige debietmeters zijn:

• Afvalwaterzuiveringsinstallaties
• Auto-industrie
• Verwerking van halfgeleiders

Andere SAW-toepassingen

De technologie van oppervlakte-akoestische golven is veelzijdig en vindt toepassingen op verschillende gebieden dankzij de gevoeligheid, precisie en betrouwbaarheid. Hier zijn verschillende oppervlakte-akoestische golfapparaten die gebruikmaken van SAW-principes:

• SAW-sensoren: SAW-sensoren maken gebruik van de gevoeligheid van akoestische golven voor omgevingsveranderingen om fysische parameters zoals temperatuur, druk, vochtigheid, spanning en chemische dampconcentratie te detecteren. Deze sensoren worden veel gebruikt in industriële, auto- en ruimtevaarttoepassingen voor bewakingsdoeleinden.
• SAW-oscillatoren: In de elektronica worden SAW-oscillatoren gebruikt om nauwkeurige frequenties te genereren. Deze oscillatoren worden vaak gebruikt in militaire en ruimtecommunicatieapparatuur, waar stabiliteit en nauwkeurigheid essentieel zijn.
• Signaalverwerking: SAW-apparaten kunnen verschillende signaalverwerkingsfuncties uitvoeren, waaronder modulatie, convolutie en correlatie. Ze worden gebruikt in gespecialiseerde toepassingen zoals spread spectrum communicatie en signaalverwerking in de seismologie.
• SAW-filters: SAW-filters zijn essentiële componenten in de telecommunicatie. Ze werken door elektrische signalen om te zetten in akoestische golven, selectief frequenties te filteren en deze vervolgens weer om te zetten in elektrische signalen. Ze zijn te vinden in mobiele telefoons, tv's, radio's en andere communicatieapparaten om ongewenste frequenties weg te filteren en de signaalkwaliteit te verbeteren.
• SAW aanraakschermen: SAW-technologie wordt gebruikt in aanraakschermen om aanraakpunten te herkennen. Wanneer een gebruiker het scherm aanraakt, onderbreekt hij de akoestische golven op het oppervlak en het punt van onderbreking wordt gedetecteerd en vertaald in een commando. Deze technologie zorgt voor touchscreens met een hoge resolutie die duurzaam zijn en een hoge helderheid bieden.

FAQs

Wat is de technologie van akoestische oppervlaktegolven?

De technologie van oppervlakteakoestische golven maakt gebruik van oppervlakteakoestische golven, die zich op een vergelijkbare manier voortplanten als aardbevingsgolven, om verschillende taken uit te voeren, zoals het bewaken van systemen en het verwerken van signalen.

Hoe werkt een sensor voor akoestische oppervlaktegolven?

Een sensor voor akoestische oppervlaktegolven gebruikt transducers die akoestische golven uitzenden en ontvangen. De tijd die de golven nodig hebben om van zender naar ontvanger te reizen is evenredig met de stroomsnelheid.