Principiul și aplicarea ultrasunetelor
Legile de propagare a reflexiei, refracției, difracției și împrăștierii undelor ultrasonice în mediu nu sunt în mod esențial diferite de legile undelor sonore audibile. Dar lungimea de undă a ultrasunetelor este foarte scurtă, doar câțiva centimetri, chiar și câteva miimi de milimetru.
Legile de propagare a reflexiei, refracției, difracției și împrăștierii undelor ultrasonice în mediu nu sunt în mod esențial diferite de legile undelor sonore audibile. Dar lungimea de undă a ultrasunetelor este foarte scurtă, doar câțiva centimetri, chiar și câteva miimi de milimetru.
Aplicația tehnică a ultrasunetelor, în rezumat, include în principal două aspecte:
(1) Tratament cu ultrasunete. Tratamentul cu ultrasunete folosește în principal caracteristicile sale de putere și cavitația pentru a modifica sau accelera schimbarea anumitor proprietăți fizice, chimice, biologice sau stări ale substanțelor. Utilizarea undelor ultrasonice puternice pentru procesare, curățare cu ultrasunete, sudare cu ultrasunete, emulsionare cu ultrasunete, zdrobire cu ultrasunete, degazare cu ultrasunete, tratament medical cu ultrasunete, tratare cu ultrasunete a semințelor etc., a fost utilizată pe scară largă în diverse sectoare precum industrie, agricultură, medical și sănătate. În industrie, undele ultrasunete puternice sunt folosite pentru a găuri și tăia obiecte dure, cum ar fi oțel, ceramică, pietre prețioase și diamante. De obicei, putem folosi ciocane și burghie din oțel pentru a face găuri în roci dure una câte una. Procesarea cu ultrasunete este, de asemenea, motivul.
(2) Detectarea defectelor cu ultrasunete, măsurarea grosimii, măsurarea distanței, diagnosticul medical și imagistica. În producția industrială, metoda de transmisie cu ultrasunete este adesea folosită pentru detectarea nedistructivă a produselor. Unda ultrasonică emisă de generatorul de ultrasunete poate pătrunde în proba de testat și poate fi primită de receptor pe partea opusă. Dacă există un defect în interiorul probei, unda ultrasonică va fi reflectată la defect. În acest moment, receptorul de pe partea opusă nu poate primi sau nu poate primi toate semnalele ultrasonice emise de generator. În acest fel, este posibil să se detecteze dacă există defecte în eșantion fără a deteriora proba de testat. În diagnosticul medical, metoda ecoului este adesea folosită: ultrasunetele slabe sunt pătrunse în corpul uman. Atunci când ultrasunetele întâlnesc interfața organului, acesta va reflecta și transmite. Undele ultrasonice transmise în organe vor fi reflectate și transmise din nou atunci când vor întâlni interfața. Receptorul cu ultrasunete primește în mod specific undele reflectate de fiecare dată. Personalul medical poate înțelege dimensiunea și locația organelor și leziunile interne ale acestora pe baza intervalului de timp și a puterii undei a fiecărei undă reflectată primită. Comparativ cu undele sonore audibile, undele ultrasonice au multe caracteristici ciudate:
1. Cavitație - când undele ultrasonice se propagă în lichid, se vor crea mici cavități în lichid din cauza vibrației violente a particulelor lichide. Aceste mici cavități se extind și se închid rapid, provocând ciocniri violente între particulele lichide, ducând la presiuni de mii până la zeci de mii de atmosfere. Această interacțiune violentă între particule va face ca temperatura lichidului să crească brusc și va avea un efect bun de agitare, astfel încât cele două lichide nemiscibile (cum ar fi apa și uleiul) să se emulsioneze și să accelereze dizolvarea substanțelor dizolvate. reactie chimica. Diversele efecte cauzate de acțiunea undelor ultrasonice în lichid se numesc cavitație ultrasonică.
2. Caracteristicile puterii-când sunetul se propagă în aer, el împinge particulele din aer să vibreze înainte și înapoi și să lucreze asupra particulelor. Puterea undei sonore este o mărime fizică care exprimă viteza de lucru a undei sonore'. La aceeași intensitate, cu cât frecvența undei sonore este mai mare, cu atât puterea acesteia este mai mare. Datorită frecvenței înalte a undelor ultrasonice, puterea undelor ultrasonice este foarte mare în comparație cu undele sonore obișnuite.
3. Caracteristici de propagare - lungimea de undă a undelor ultrasonice este foarte scurtă, iar dimensiunea obstacolelor obișnuite este de multe ori mai mare decât lungimea de undă a undelor ultrasonice. Prin urmare, puterea de difracție a undelor ultrasonice este foarte slabă. Se poate propaga în linie dreaptă într-un mediu uniform. Cu cât lungimea de undă a undelor ultrasonice este mai scurtă, această caracteristică este mai remarcabilă.
