TRANSDUCER ULTRASONIK

Transducer ultrasonic adalah komponen elektronika yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi mekanik dalam bentuk gelombang suara ultrasonic dan sebaliknya. Gelombang suara ultrasonic adalah gelombang suara yang tidak dapat didengar oleh manusia secara normal karena frekuensi gelombang ultrasonic diatas 20KHz. Transducer ultrasonic dalam aplikasinya selalu berpasangan, yaitu terdapat transducer ultrasonic yang berfungsi sebagai pemancar (transmitter ) dan transducer ultrasonic sebagai penerima (receiver). Secara umum transducer ultrasonic yang beredar dipasaran adalah sepasang dan dapat dilihat pada gambar salah satu contoh transducer ultrasonic berikut.

Contoh Bentuk Transducer Ultrasonic 

 

Konstruksi Transducer Ultrasonic 

Konstruksi transducer ultrasonic terdiri dari bagian utama yaitu elemen aktif, dan wear plate (plat logam).

Element aktif dari transducer ultrasonic adalah piezoelectric yang berfungsi untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik dalam bentuk gelombang suara ultrasonic. Piezoelectric yang digunakan dalam transducer ultrasonic pada umumnya berbahan ceramic, akan tetapi untuk aplikasi atau keperluan khusus yang membutuhkan performansi tinggi elemen piezoelectric pada transducer ultrasonic ini dibuat dari bahan polymer atau composite. Pada beberapa transducer selain element piezoelectric juga ditambahkan backing yang berfungsi untuk mengendalikan atau meredam getaran frekuensi ultrasonic dari element aktif piezoelectric agar tidak tembus ke bagian belakang transducer, sehingga pancaran energi ultrasonic hanya kedepan saja.

Wear plate (plat logam) dalam transducer ultrasonic berfungsi untuk melindungi elemen piezoelectric pada saat transducer bekerja. Wear plate ini harus mampu bekerja pada getaran dengan frekuensi tinggi (frekuensi ultrasonic) dan tahan terhadap korosi, karena transducer ultrasonic sering digunakan pada perangkat tanpa pelindung (sensor dalam posisi terbuka).

Dalam aplikasinya ada beberapa hal yang harus diketahui dari suatu transducer ultrasonic. Karakteristik Tekanan Bunyi 

Karakteristik tekanan bunyi (Sound Pressure Level; SPL) pada penggunaan transducer ultrasonic yang mengindikasikan volume dan daya dari suara ultrasonic yang dihasilkan transducer. Secara matematis tekanan bunyi (Sound Pressure Level; SPL) dapat diformulasikan sebagai berikut.

S.P.L = 20log/frac {P}{Po}(dB)

Dimana “P” adalah tekanan bunyi (Pa) dan “Po” adalah referensi daya bunyi (20µPa).

Sensitivitas Penerimaan Transducer Ultrasonic

Sensitivitas penerimaan gelombang ultrasonic dari transducer ini akan memepengaruhi performansi penggunaan sensor ultrasonic. Sensitivitas transducer ultrasonic ini dapat diekpresikan dalam persamaan matematis berikut. 

Sensitivity = 20log\frac{S}{So}(dB)

Dimana “S” adalah tegangan sensor (V) dan “So” adalah referensi tegangan bunyi (V/Pa).

Radiasi Pancaran Gelombang Ultrasonic

 

Yang dimaksud dengan radiasi pancaran adalah sudut pancaran dari gelombang ultrasonic yang dihasilkan transducer ultrasonic. Hal ini perlu diperhatikan karena akan mempengaruhi kulitas penerimaan dan pancaran dari transducer ultrasonic. Ada beberapa transducer ultrasonic yang dilengkapi horn untuk memfokuskan pancaran gelombang ultrasonic, sehingga performasi pancaran gelombang utrasonic dari transducer lebih optimal.