Как известно, человеческое ухо не способно слышать звук частотой более 20 кГц. Акустические колебания более высокой частоты и являются ультразвуком. Они могут быть по частоте от 20 кГц до сотен кГц и даже вплоть до 1 Мгц.
Но утверждение о том, что мы не слышим ультразвук не совсем верно. Наши органы слуха, да и весь наш организм, безусловно на него реагируют, но понять этого мы не можем. Именно поэтому ультразвук может оказывать на нас как положительное, так и отрицательное воздействие.
Например, в зоне где есть достаточно мощный источник ультразвука нам кажется что мы находимся в тишине, но при этом мы быстро устаем, наш слух притупляется (явная перегрузка органов слуха), может появиться головная боль или ощущение заложенных ушей, головокружения.
Здесь описывается прибор, который позволяет услышать ультразвук. в буквальном смысле, именно услышать, а не зарегистрировать его наличие. Прибор понижает частоту входного звукового сигнала до слышимого нам уровня, делая это путем преобразования частоты.
Практически, это такой ультразвуковой супергетеродинный приемник, преобразующий входной сигнал — ультразвук, в низкую «промежуточную» частоту, доступную для нашего восприятия.
Схема прибора показана на рисунке 1. На микросхеме А1 сделан генератор частоты гетеродина, эта частота должна отличаться от частоты ультразвука, который желаем услышать, на 1-10 кГц, то есть, на частоту хорошо слышимую нашим человеческим ухом.
Частота регулируется переменным резистором R1 в пределах примерно от 25 до 50 кГц. При необходимости охватить больший диапазон можно переключать конденсаторы С1, выбрав их разной емкости, чтобы переключателем можно было переключать поддиапазоны. На преобразователь частоты сигнал гетеродина, имеющий форму прямоугольных импульсов, поступает через делитель на резисторах R3 и R4, который понижает амплитуду этих импульсов
Преобразователь частоты сделан на микросхеме А2 типа SA602.
Эта микросхема широко известная радиолюбителям и обычно используется в схема радиоприема в качестве преобразователя частоты. Здесь она так же работает в качестве преобразователя частоты. На её вход поступает сигнал от микрофона М1. а на гетеродинный вход поступает сигнал гетеродина он гетеродина на микросхеме А1. Естественно, на выходе будет суммарно разностный сигнал, он поступает с вывода 5 А2 через регулятор громкости R5, на УНЧ на микросхеме А3.
Цепь R7- С12 служит простейшим фильтром низких частот, подавляющим суммарный сигнал. В результате на УНЧ на микросхеме АЗ поступает только разностный сигнал. Который затем усиливается и озвучивается головными телефонами В1. УНЧ на микросхеме АЗ типа LM386 работает в режиме максимального усиления с коэффициентом усиления 200.
На выходе можно установить и динамик, но нужно следить за громкостью, чтобы не возникло самовозбуждения. Если имеется хороший лабораторный генератор синусоидального или прямоугольного сигнала, от которого можно получить частоту в пределах от 20 кГц до 1 Мгц, то предпочтительнее будет в качестве гетеродина использовать его.
В этом случае схема приобретает вид, как показано на рисунке 2. С помощью такого прибора можно прослушать на наличие ультразвука практически весь ультразвуковой диапазон. На схеме на рис. 2 нумерация деталей сохранена как на рис.1. Схему, безусловно, можно модифицировать. Например, генератор на микросхеме А1 типа 555 (так называемый интегральный таймер) можно заменить схемой мультивибратора на логической микросхеме, например, К561ЛА7, как показано на рисунке 3.
Эта схема позволяет регулировать частоту плавно переменным резистором R2 от 25 кГц до 400-500 кГц. Возможны и другие варианты схемы гетеродина. Микрофон М1, конечно же, желательно использовать специальный на ультразвуковой диапазон. Но, в отсутствии такового сойдет и высокочастотная динамическая головка.
Конечно, её чувствительность в качестве микрофона будет маловата, но вполне достаточна, если прослушивать сигнал на головные телефоны (В1). Желательно микрофон снабдить параболическим рупором, чтобы можно было удобнее локализовать источник ультразвука.
Следует принять во внимание, что используя в качестве микрофона высокочастотную динамическую головку, чувствительность будет снижаться тем более, чем выше частота ультразвука, который нужно прослушать.
Устройство было изготовлено с экспериментальными целями, поэтому собрано оно было на печатной макетной плате. Специальная печатная плата для него не разрабатывалась. Какой-либо настройки не требуется, работает сразу же после включения. Для проверки был собран генератор ультразвука по схеме на рис. 4.