Interferómetro con emisores ultrasónicos

En esta experiencia no se utiliza ninguna placa Arduino, pero sí componentes que son habituales de montajes de Arduino, como los transductores ultrasónicos del módulo HC-SR04...

Estos componentes los desmonté para mi proyecto del sistema de situación por "Enrejado Hiperbólico", y para la determinación de los gráficos del diagrama de radiación alimentaba el emisor con la señal senoidal de un generador de BF a 40 Khz, y el receptor estaba conectado a la entrada vertical de un osciloscopio analógico normal...

...Entonces fue cuando me di cuenta que cualquier objeto que se moviera en las cercanías, incluso bastante apartado de la línea entre emisor y receptor, producía cambios en la amplitud de recepción. Tales cambios eran sin duda el resultado de la suma de fases y amplitudes de la onda directa y de otras reflejadas en tales objetos ...con lo cual se me ocurrió plantear un simple experimento para determinar la longitud de onda de la señal ultrasónica mediante interferometría...

Una de las cosas que observé (y que sólo puede verse en el mundo analógico), es que la señal directa es fuerte incluso a distancias de 1 metro, en que el receptor da una ganancia en tensión de entre el 0,5 y 1 respecto a la excitación en el emisor. En las reflejadas se perderá sin duda una porción importante, pero espero que sea suficiente para que funcione el siguiente montaje..

...El funcionamiento de este improvisado interferómetro es muy sencillo. En receptor de ultrasonidos está situado en ángulo recto con el emisor, y la señal le llega por dos caminos distintos. 1) desde el emisor rebotando en el prisma de madera, y desde el emisor, rebotando en la caja de plástico y el prisma de madera...

...La señal resultante en el receptor será la suma de fases de ambas señales, y cuando nosotros desplazamos la caja de plástico sobre la regla graduada, estamos variando la longitud del este camino, lo cual producirá una secuencia de máximos y mínimos cada x mm. de desplazamiento. Sobre la regla, entre 9,6 y 3 cm. cuento 15 máximos de señal, lo cual me da una media de 4,4 mm. entre máximos. Teniendo en cuenta que el movimiento del "espejo" acorta el camino "rojo" el doble de su desplazamiento, la longitud de onda será del doble, 8,8 mm.

Comprobando: 40Khz corresponden a un período de 0,000025 S (25 uS), y la velocidad del sonido es 331,4 + 0,61 x Tempº. A 30 Cº nos da 349,7 m/S y en mm. 349.700 mm/s. Por tanto la longitud de onda 349.700 x 0,000025 = 8,74 mm... y hemos medido 8,8, así que un error del 0,6% está bastante bien...

En el siguiente enlace hay un corto vídeo de la experiencia:

Vídeo de interferómetro de ultrasonidos

Saludos a todos...

Esta genial el experimento Anilandro, para que sea de utilidad para otras personas te recomiendo que cambiaras el titulo del post a uno mas descriptivo como por ejemplo: "Interferometro con emisores ultrasonicos" o algo por el estilo

Cambiado el título, Firius2010, buena sugerencia...

... Ésta experiencia también la realicé hace algunos años con microondas a partir de elementos muy improvisados, un viejo LBN de parabólica como receptor y una bombilla de bajo consumo antigua como emisor...

...Observando en este caso los máximos y mínimos cada 2,5 cm, y por tanto la longitud de onda resultante era de 5 cm, que al ser ondas de radio dan una frecuencia de 6 Ghz...

En este caso no utilicé un prisma, si no un simple espejo de papel de aluminio tras la "bombilla emisora", entonces al receptor le llegaba la onda directa y la reflejada por el espejo. Variando la distancia del espejo a la bombilla se obtenía la interferencia de fase variable entre ambas...

...La magnitud de la señal podía cuantificarse en un instrumento indicador que me mostraba la señal del LBN rectificada y filtrada...

Nota: Si a alguien le extraña que las lámparas de bajo consumo emitan microondas, la verdad es que es un fenómeno que encontré por casualidad al experimentar con un detector de radares que construí hace años, que se me disparaba al entrar en puerto cada vez que pasaba por delante de la terraza de un bar. Especialmente las primitivas bombillas "prismáticas" de Philips y Osram eran emisores bastante buenos, las actuales emiten niveles mucho más bajos.
Entonces no encontré literatura al respecto, pero no hace mucho en un foro me pasaron unos catálogos de componentes electrónicos en que figuraban diversos tubos emisores de microondas por descarga de gas de una amplia banda de frecuencias...

Saludos