COMPROBACIÓN EXPERIMENTAL DEL PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LA ECOSONDA

I6. COMPROBACIÓN EXPERIMENTAL DEL PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LA ECOSONDA

Emmanuel David Martínez Estrada – Ingeniería De Sistemas

Andrea Juliana Villalba Santos - Ingeniería De Sistemas

Daniel Felipe Ardila Gómez - Ingeniería De Sistemas

Puedo calcular el movimiento de los cuerpos celestes, pero no la locura de la gente.

Isaac Newton

Resumen

En el siguiente informe realizaremos el análisis del principio de funcionamiento de ecosonda y el principio de reflexión de una onda, se analizan los ángulos de reflexión para los cuales se obtendrá una mayor amplitud de la onda, en los observamos como al hacer ajustes al primer montaje, el principio de reflexión se cumple tenemos que el ángulo incidente es igual que el ángulo reflejado.

Para estudiar el principio de funcionamiento de un ecosonda utilizaremos un segundo montaje, se determinó la distancia entre los obstáculos y el dispositivo de lectura, calculando los tiempos que se demora un pulso en llegar y reflejar en los obstáculos, además de esto se determinó la velocidad del sonido de una manera experimental.

Para el tratamiento y análisis de los datos se hace un gráfico de la intensidad reflejada contra el ángulo beta así determinamos la anchura angular, graficando el ángulo beta contra el ángulo alfa comprobando el principio de reflexión, graficando distancia recorrida vs tiempo podemos calcular la velocidad del sonido de manera experimental, obteniendo un porcentaje de error muy pequeño para cada una de las fases nombradas anteriormente, basado en esto podemos decir que los datos son confiables y tomados con buena exactitud.

1. Introducción

En este documento se hará el debido análisis y tratamiento de datos para verificar la ley de reflexión para las ondas sonoras en un rango de ultra sonido y una frecuencia de 40 KHz para esto se determinó la relación entre el ángulo de incidencia y el ángulo de reflexión, después de esto vamos a comprobar experimentalmente el principio de funcionamiento del ecosonda, determinando experimentalmente la velocidad del sonido en el aire, la distancia que hay entre obstáculos y el tiempo que tarde una onda ultrasónica en ir y volver, esto con el objetivo de verificar el cumplimiento de principio de funcionamiento de ecosonda.

Para este informe es necesario conocer algunos conceptos como lo son el principio de reflexión el cual determina que el ángulo de incidencia debe ser el mismo ángulo reflejado, además esto también es necesario conocer la teoría de cómo funciona una ecosonda el cual es utilizado para determinar a que distancia esta un objetivo a travez de una onda de sonido, este principio una la velocidad del sonido que ya es conocida, el tiempo que se demora la onda desde que es emitida hasta ser recibida en el mismo punto de emisión, y sobre este base se puede determinar la distancia que entre el emisor y la superficie en que la onda fue reflejada gracias a la ecuación, el tiempo que se demora la onda desde que es emitida hasta ser recibida en el mismo punto de emisión, y sobre este base se puede determinar la distancia que entre el emisor y la superficie en que la donde fue reflejada gracias a la ecuación: [pic 2]

Se presentará la metodología que fue llevada a cobo para determinar experimentalmente el principio de reflexión junto con el principio de funcionamiento de la ecosonda, además de los instrumentos que utilizamos a la hora de ejecutarlo,finalmente se mostraran los datos obtenidos al realizar la experiencia en el laboratorio, con su respectivo análisis del tratamiento de los datos, para finalizar se establecerá si los objetivos del experimento se cumplieron y las conclusiones.

Metodología

Para este experimento utilizaremos los siguientes materiales:

• Amplificador de AC
•  Placas de reflexión
• Transductores Ultrasónicos (transmisor y receptor)
• Base de pieza giratoria (con escala angular)
• Reflector cóncavo
• Generador 40 KHz
• Osciloscopio de 2 canales

El experimento se llevó a cabo en dos fases, en una primera se analizó le principio de reflexión, para ello se utilizó el siguiente montaje.

[pic 3]

Para iniciar la toma de datos lo primero es realizar un ajuste de los anglos de emisión y reflexión para tener una mayor precisión en los datos, la toma de datos de esta fase se realiza un barrido del ángulo beta (ángulo entre el receptor y la normal de la superficie reflectora) y se toma la amplitud de la onda de voltaje para cada ángulo medido, en estas mediciones el ángulo alfa no cambia. Para la segunda parte de la primera fase se alinean los brazos ópticos y se ajusta la aguja indicadora a cero grados también se alinea la pantalla reflectora se alinea con los brazos, en esta parte se varia el ángulo alfa a 10 grados luego ajustamos el ángulo beta de tal forma que se puede conseguir la mayor amplitud de la intensidad, se registran los valores de los ángulos obtenidos y se concluye esta fase.

Para la segunda fase, se realiza el siguiente montaje:

[pic 4]

En esta segunda fase se analiza el principio de funcionamiento de la ecosonda, con la ayuda   transductores, una pantalla que sirve como obstáculo y un osciloscopio, en la primera parte se va a determinar la velocidad del sonido y a la distancia de la pantalla, para ello se registrara el tiempo de un pulso sonoro que tarde en ir y volver la onda desde el transductor a la pantalla, la pantalla se ajusta a diferentes distancias y se registran el valor obtenido en el osciloscopio.  En la segunda parte de esta fase se analiza la interferencia en un pulso sonoro, pera ello se añade un obstáculo más al montaje, se observa en el osciloscopio la diferencia de los pulsos sonoros producidos para establecer a que distancia esta un obstáculo del otro, se registraron los tiempos para cada uno de los pulsos para después realizar su tratamiento y por último se toma el valor de temperatura del laboratorio para poder calcular el valor de la velocidad del sonido en este lugar.

1. Objetivos

• Determinar la relación entre el ángulo de incidencia y el ángulo de reflexión
• Verificar la ley de la reflexión para las ondas sonoras en el rango del ultrasonido, para

frecuencias de 40 KHz.

• Corroborar el principio de ecosonda.
• Determinar experimentalmente la velocidad del sonido en el aire.
•  Determinar la distancia a partir de la medida del tiempo de tránsito de un pulso sonoro.

1. Tratamiento de datos

Los valores tomados aquí fueron totalmente experimentales, y estos corresponden a los sistemas la eco sonda, se harán dos tipos de práctica, para un sistema dondese observará la generación de ondas ultrasónicas y su posterior reflexión en una superficie metálica con el objetivo de verificar la ley de la reflexióny otro sistema donde se verificará el principio de ecosonda para posteriormente encontrar el valor experimental del sonido y la distancia entre dos obstáculos, de estos sistemas se tomó experimentalmente la amplitud del voltaje, ángulos, distancias y tiempos.

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