Princíp a aplikácia ultrazvuku
Zákony šírenia odrazu, lomu, difrakcie a rozptylu ultrazvukových vĺn v médiu sa v podstate nelíšia od zákonov počuteľných zvukových vĺn. Ale vlnová dĺžka ultrazvuku je veľmi krátka, len niekoľko centimetrov, dokonca niekoľko tisícin milimetra.
Zákony šírenia odrazu, lomu, difrakcie a rozptylu ultrazvukových vĺn v médiu sa v podstate nelíšia od zákonov počuteľných zvukových vĺn. Ale vlnová dĺžka ultrazvuku je veľmi krátka, len niekoľko centimetrov, dokonca niekoľko tisícin milimetra.
Technická aplikácia ultrazvuku v súhrne zahŕňa najmä dva aspekty:
(1) Ošetrenie ultrazvukom. Ultrazvukové ošetrenie využíva najmä svoje výkonové charakteristiky a kavitáciu na zmenu alebo urýchlenie zmeny niektorých fyzikálnych, chemických, biologických vlastností alebo skupenstva látok. Použitie silných ultrazvukových vĺn na spracovanie, ultrazvukové čistenie, ultrazvukové zváranie, ultrazvukovú emulgáciu, ultrazvukové drvenie, ultrazvukové odplyňovanie, ultrazvukové lekárske ošetrenie, ultrazvukové ošetrenie semien atď., sa široko používa v rôznych odvetviach, ako je priemysel, poľnohospodárstvo, zdravotníctvo a pod. zdravie. V priemysle sa silné ultrazvukové vlny používajú na vŕtanie a rezanie tvrdých predmetov, ako je oceľ, keramika, drahokamy a diamanty. Zvyčajne môžeme použiť kladivá a oceľové vrtáky na vytváranie otvorov v tvrdých horninách jeden po druhom. Dôvodom je aj ultrazvukové spracovanie.
(2) Ultrazvuková detekcia chýb, meranie hrúbky, meranie vzdialenosti, lekárska diagnostika a zobrazovanie. V priemyselnej výrobe sa metóda ultrazvukového prenosu často používa na nedeštruktívnu detekciu produktov. Ultrazvuková vlna vyžarovaná ultrazvukovým generátorom môže preniknúť do testovanej vzorky a môže byť prijatá prijímačom na opačnej strane. Ak je vo vzorke defekt, ultrazvuková vlna sa odrazí na defekte. V tomto čase prijímač na opačnej strane nemôže prijímať alebo nemôže prijímať všetky ultrazvukové signály vysielané generátorom. Týmto spôsobom je možné zistiť, či sú vo vzorke defekty bez poškodenia testovanej vzorky. V lekárskej diagnostike sa často používa metóda echo: slabý ultrazvuk preniká do ľudského tela. Keď sa ultrazvuk stretne s rozhraním orgánu, odrazí sa a prenesie. Ultrazvukové vlny vysielané do orgánov sa odrazia a znova prenesú, keď sa stretnú s rozhraním. Ultrazvukový prijímač zakaždým špecificky prijíma odrazené vlny. Zdravotnícky personál dokáže pochopiť veľkosť a umiestnenie orgánov a ich vnútorných lézií na základe časového intervalu a sily vlny každej prijatej odrazenej vlny. V porovnaní s počuteľnými zvukovými vlnami majú ultrazvukové vlny mnoho zvláštnych vlastností:
1. Kavitácia-pri šírení ultrazvukových vĺn v kvapaline sa v kvapaline vytvoria malé dutiny v dôsledku prudkého kmitania častíc kvapaliny. Tieto malé dutiny sa rýchlo rozširujú a uzatvárajú, čo spôsobuje prudké kolízie medzi časticami kvapaliny, čo má za následok tlak tisícok až desaťtisíc atmosfér. Táto prudká interakcia medzi časticami spôsobí, že teplota kvapaliny náhle stúpne a bude mať dobrý miešací účinok, takže dve nemiešateľné kvapaliny (ako je voda a olej) emulgujú a urýchlia rozpúšťanie rozpustených látok. chemická reakcia. Rôzne efekty spôsobené pôsobením ultrazvukových vĺn v kvapaline sa nazývajú ultrazvuková kavitácia.
2. Výkonové charakteristiky - keď sa zvuk šíri vzduchom, tlačí častice vo vzduchu, aby vibrovali tam a späť a pracovali na časticiach. Výkon zvukovej vlny je fyzikálna veličina, ktorá vyjadruje rýchlosť pôsobenia zvukovej vlny' Pri rovnakej intenzite platí, že čím vyššia je frekvencia zvukovej vlny, tým väčší výkon má. Vzhľadom na vysokú frekvenciu ultrazvukových vĺn je sila ultrazvukových vĺn veľmi veľká v porovnaní s bežnými zvukovými vlnami.
3. Charakteristiky šírenia - vlnová dĺžka ultrazvukových vĺn je veľmi krátka a veľkosť bežných prekážok je mnohonásobne väčšia ako vlnová dĺžka ultrazvukových vĺn. Preto je difrakčná sila ultrazvukových vĺn veľmi nízka. Môže sa šíriť v priamom smere v jednotnom médiu. Čím kratšia je vlnová dĺžka ultrazvukových vĺn , Táto funkcia je pozoruhodnejšia.
