Ondas ultrassônicas, ondas sonoras com frequências acima da faixa auditiva humana (normalmente maiores que 20 kHz), podem ser produzidas em laboratório usando vários métodos. Aqui estão algumas técnicas comuns:

1. Efeito piezoelétrico:

* Princípio: Este é o método mais comum. Certos materiais como quartzo, cerâmica e sal de Rochelle exibem o efeito piezoelétrico, o que significa que se deformam quando um campo elétrico é aplicado e vice -versa.
* Procedimento: Um transdutor piezoelétrico é construído ligando eletrodos a um material piezoelétrico. Quando uma tensão alternada é aplicada aos eletrodos, o material se expande e se contrai na frequência da tensão. Esta vibração mecânica cria ondas ultrassônicas.
* Vantagens: Alta eficiência, controle preciso da frequência, ampla gama de frequências atingíveis.
* Desvantagens: A produção de energia limitada requer correspondência cuidadosa de impedância para transferência de energia eficiente.

2. Magnetostração:

* Princípio: Certos materiais ferromagnéticos, como níquel e ferro, alteram suas dimensões quando expostos a um campo magnético. Esta propriedade é chamada de magnetoestrição.
* Procedimento: Uma bobina é enrolada em torno de um material magnetostrritivo. Ao alternar a corrente flui através da bobina, ela gera um campo magnético variável, fazendo com que o material vibre. Essas vibrações criam ondas ultrassônicas.
* Vantagens: Pode gerar ondas ultrassônicas de alta potência.
* Desvantagens: Faixa de frequência mais baixa em comparação aos transdutores piezoelétricos, requer correntes altas.

3. Osciladores eletromagnéticos:

* Princípio: Um campo eletromagnético de alta frequência pode ser usado para excitar um sistema ressonante, gerando ondas ultrassônicas.
* Procedimento: Uma cavidade ressonante, normalmente cheia de gás, é excitada por um oscilador eletromagnético. A frequência ressonante da cavidade determina a frequência das ondas ultrassônicas.
* Vantagens: Alta frequência e potência.
* Desvantagens: Requer ajuste preciso da cavidade ressonante, configuração complexa.

4. Ultrassom a laser:

* Princípio: Um feixe de laser pulsado pode gerar aquecimento e expansão localizados em uma superfície do material, criando uma onda de tensão transitória.
* Procedimento: Um pequeno pulso de luz a laser está focado em um material. O aquecimento rápido causa expansão localizada, que se propaga como uma onda ultrassônica.
* Vantagens: Excitação sem contato, altamente focada e controlada.
* Desvantagens: Requer equipamentos de laser especializados, potência limitada.

5. Sonicação:

* Princípio: Embora não esteja produzindo diretamente ondas ultrassônicas, a sonicação é uma técnica comum que utiliza energia ultrassônica para várias aplicações.
* Procedimento: Uma onda sonora de alta frequência é gerada e transmitida através de um meio líquido. A intensa energia acústica cria bolhas de cavitação que colapsam e liberam energia, causando mudanças físicas e químicas.
* Vantagens: Amplamente utilizado em vários campos, incluindo química, biologia e ciência dos materiais.
* Desvantagens: Pode ser destrutivo, dependendo da aplicação.

A escolha do método depende da faixa de frequência desejada, potência, aplicação e recursos disponíveis.